高精度锂电池监测芯片DS2762的原理及应用

　　摘要：DS2762是MAXIM公司推出的智能高精度锂电池监测芯片。该芯片集数据采集、信息储存及安全保护于一身，且功能强大，结构简单。文章介绍了DS2762的特性，给出了DS2762与单片机的硬件连接电路及应用软件流程。

　　关键词：DS2762;　锂电池监测;　单片机

　　1　主要特点

　　为了满足当前移动性和轻便性的要求，设计便携式产品时通常采用电池供电。而使用电池供电时，电池的当前状态往往是用户所关心的问题之一，当前的智能电话、数码相机等都需要实时显示电池的当前状态。通过MAXIM公司的DS2762即可实时监测电池的电压、电流、充放电状况及剩余电量等参数，并可以把这些数据储存起来，提供给单片机作相应处理。

　　DS2762芯片是MAXIM公司推出的新一代智能锂电池监测芯片，该芯片集数据采集、信息储存、安全保护于一身,而且功能强大、硬件接线简单。其主要特性如下：

 

　　●仅用一根双向数据线即可实现与单片机的通讯。

　　●内含温度传感器，可免去在电池块内装设热敏电阻。

　　●片内模数转换器可进行电池电压监测，以用于判定电池充电和放电的结束。

　　●通过片内电流累加器可实时记录电流流入、流出的总量。

　　●具有两种电流感应模式一是片内25mΩ电阻感应方式，二是可由片外用户选择的电阻感应方式。

　　●具有两种电源模式：即工作方式和睡眠方式。在正常工作模式，DS2762可实时监测电流、电压、温度和剩余电量等参数，而在睡眠模式，DS2762将停止对这些参数的监测。

　　2　引脚功能

　　DS2762的引脚排列如图1所示，各引脚的功能如下：

　　CC:充电保护控制脚;

　　PLS：用户端电压正极;

　　DC:放电保护控制脚;

　　SNS：感应电阻连接端;

　　DQ:数据输入、输出端口;

　　IS1，IS2：感应输入端;

　　PS:电源模式选择端;

　　VSS：接地;

　　PIO：可编程I/O端:可根据需要控制用户定义的外围电路;

　　VDD：电池正极输入

　　Vin：感应电压输入。

　　

 

　　3　DS2762的存储结构

　　DS2762内含EEPROM、可锁存EEPROM、SRAM和其它一些功能寄存器，表1是DS2762的内部存储器结构。其中EEPROM是非易失性存储器，具有掉电保护功能，可用于储存电池的重要信息;处于锁存状态时，也可用可锁存EEPROM储存其它一些固定信息;SRAM一般用于储存一些不重要的临时数据。采集到的数据先存到RAM，然后进入EEPROM;实际上，EEPROM中的信息也可复制到RAM，这两者是镜像关系。

　　表1 DS2762的内部存储器结构表

　　地 址内 容读写状况

　　00H保护寄存器可读写

　　01H状态寄存器只读

　　02H-06H保留

　　07HEEPROM寄存器可读写

　　08H特殊寄存器可读写

　　09H-0BH保留

　　0CH电压寄存器的最高有效位只读

　　0DH电压寄存器的最低有效位只读

　　0EH电流寄存器的最高有效位只读

　　0FH电流寄存器的最低有效位只读

　　10H电流累加寄存器的最高有效位可读写

　　11H电流累加寄存器的最低有效位可读写

　　12-17H保留

　　18H温度寄存器的最高有效位只读

　　19H温度寄存器的最低有效位只读

　　1AH-1FH保留

　　20H-2FHEEPROM,块0锁存时只读，未锁存时可读写

　　30H-3FHEEPROM,块1锁存时只读，未锁存时可读写

　　40H-4FH保留

　　80H-8FHSRAM可读写

　　90H-FFH保留

　　DS2762的操作命令有两类：一类是地址命令，包括读地址、地址匹配、跳过、SWAP等。另一类是功能命令，包括读数据、写数据、复制数据、取消数据和锁存等。

　　4　应用

　　以DS2762为核心设计的智能锂电池监测系统的硬件结构如图2所示。本系统采用片内电阻感应方式。

 

　　本电池监测系统由DS2762锂电池监测芯片、51单片机和液晶显示模块组成。DS2762主要完成对电池当前状态的监测，包括当前电池的充、放电状态、电压、电流、温度和剩余电量等参数的监测,同时它还能自动采集这些数据，并将其放在存储器中。场效应管FET1、FET2等构成了DS2762的充、放电保护回路，可用于实现过压、欠压、充电过流以及短路保护等功能。

　　通过8051单片机可以按照用户需要对电池的相应参数进行读取和处理，然后送往液晶显示模块进行显示。由于存放这些参数的EEPROM具有非易失性，所以本系统同时具有掉电保护功能。图2电路中的单片机是整个系统的控制处理中心，由于大量的工作均可由单片机来完成，因而明显地降低了该系统的硬件复杂度。

　　液晶显示模块可用来显示用户需要了解的电池当前状态信息，以便用户可根据这些信息作出相应的处理。实际上，该液晶显示模块只接受单片机的控制和访问。

　　由于DS2762与单片机进行数据通讯时仅用一根数据线，因此，必须严格按照芯片的读写时序要求来编写程序，这样才能保证数据的正确读写。下面介绍利用DS2762芯片来对电池的工作方式和电压、电流、温度、剩余电量等参数进行监测的具体实现方法。

　　(1) 电池工作方式的监测

　　要确定电池在使用中处于何种工作方式，可利用DS2762中电流寄存器的值来进行判断。单片机每88ms监测一次电压，并将IS1和IS2两端的压差(Vis=Vis1-Vis2)转换成电流存入电流寄存器。若Vis为正值，说明电池正在充电;若Vis为负值，说明电池正在放电，也就是仪器正由锂电池供电。其软件流程图见图3所示。

 

　　(2) 电池电压和温度的测量

　　由于DS2762芯片内部集成有A/D转换器和数字温度传感器，因此，要获得电池的电压、温度等参数，只需通过单片机对DS2762发出采集电压、温度的控制命令，并待其采样完毕后自动将电压、温度的测量值存入相对应的寄存器，最后再由单片机读取寄存器的内容即可。

　　(3) 剩余电量的监测

　　电池的剩余电量是用户所需要的重要信息之一，它可利用电流累加寄存器中的值来求得。电流累加寄存器的值是由DS2762实时自动测量电池电流后得到的，因而无须对其进行控制。通常在电池充电时，该值增加，电池放电时，该值减少。这样，通过单片机读取此值即可获得剩余电量。剩余电量监测的流程图见图4所示。

　　在单片机对DS2762进行任意存储命令操作时，每个命令发出之前都必须按照DS2762的复位时序要求先发出复位信号且等待DS2762的应答(以示DS2762准备接受或发送数据)，然后再发出一个ROM命令以用于选择总线上要访问的DS2762。在本文的程序流程图中，此过程已在“DS2762的初始化”程序中所包含。

　　一般情况下，在读取电流累加寄存器的值时，为防止读取错误，要先检查DS2762是否正在修改寄存器的内容。这一点可通过判断EEPROM寄存器的EEC位来实现。

　　5　结束语

　　本文介绍的基于DS2762芯片的智能锂电池监测系统是便携式仪器的一部分。本系统功能强大、操作方便，能够与其它系统协同工作。随着各种便携式电子产品的广泛应用，电池实时监测已成为系统设计的一种必不可少的功能，因此，本文所介绍的系统具有较强的实用性。