校准DS2761的失调寄存器

星星科技指导员 2023-03-13 821

描述

DS2761包含一个电流失调寄存器，设计人员可以利用该寄存器消除IC内电流A/D引入的固有失调。然而，该寄存器校准不当可能会抵消它对提高电流测量精度的任何积极影响，尤其是在低电流下。本应用笔记向读者介绍了如何在完全组装好的电池组中正确校准器件，以确定应放入DS2761电流失调寄存器的正确值。虽然应用笔记是专门为DS2761编写的，但它也适用于DS2751。

介绍

锂离子（Li+）保护和高精度电量计的优势可以通过装配错误或设备校准不当完全抵消。本应用笔记举例说明如何正确校准DS2761的高精度电流A/D失调。

校准电流偏移

DS2761的电流A/D非常敏感。它能够测量检测电阻两端仅 15.625μV 的压降。这种精度只能通过在电池组组装后校准电流测量值来实现。电流失调寄存器（地址0x33h）允许DS2761的电流测量值调节±127 LSbs （±79.375mA或±1.984mV），以精确测量非常小的电流。该失调从每个电流测量值内部减去，并反映在电流寄存器和累积电流寄存器中。

器件的电流失调在应用的温度和电压范围内可能会略有变化。因此，建议在应用的平均温度和电压下校准失调。例如，手机或PDA的大部分时间都在大约25°C和3.8V下度过，这将是室温和电池电压的中间范围。

以下示例列出了校准DS2761在线的步骤：

1. 初始化偏移寄存器

建议首先将偏移寄存器写入 0x00h。用户可以选择不同的偏移值作为起点，而不会影响校准的准确性。在确定步骤 4 中计算的新偏移值时，需要注意起始偏移值。对于此示例，假定使用 0x00h 作为起点。

2. 验证没有电流流动

在大多数情况下，将0x00h写入保护寄存器以禁用保护FET将切断流入或流出电池组的任何电流。但是，可能连接在电池组上的某些电源或负载将具有较小的泄漏电流，这将影响偏移校准的精度。这种泄漏可以通过校准连接和未连接负载的偏移来检测。如果在两个测试中计算的失调值不同，则需要在校准之前通过开关继电器物理移除或断开负载。

3. 读取当前寄存器

等待至少 100ms 以确保在 FET 打开和负载移除之前没有任何电流样本。建议进行 32 个读数，每次读数之间至少间隔 100 毫秒。建议样本之间延迟100ms，因为当前寄存器每88ms更新一次。更新的电流寄存器是在128Hz频率下采集的1456个电流样本的平均值。如果读取当前寄存器的速度超过88ms，则相同的寄存器数据将被多次读取，并且不会提高读数的准确性。初始延迟和 32 个读数的总时间应该只需要 3.2 秒。

建议的读数数为 32，因为这是提供一致偏移值所需的最少读数数。表1汇总了在四个独立的DS2761上采集的数据。每个设备校准 50 次，平均 128 个读数，然后校准 50 次，平均 64 个读数，然后校准 50 次，平均 32 个读数，依此类推，直到一个读数。数据显示所有50个校准周期中电流寄存器中LSb的数量以及从50个校准周期计算的最大和最小失调LSb的平均电流。

数据显示，使用少于 32 个读数可能会导致偏移量发生一些变化或更多。读数超过32次确实提高了平均电流的精度，但不会影响将存储在偏移寄存器中的值，因此这是最佳读数数。

表 1.校准数据

读数数	128	64	32	16	8	4	2	1
设备 1
平均电流（LSbs）	-1.341	-1.370	-1.414	-1.403	-1.510	-1.775	-2.000	-2.800
最大偏移（LSbs）	-1	-1	-1	-1	-1	0	0	0
最小偏移（LSbs）	-1	-1	-1	-2	-1	-1	-1	-2
设备 2
平均电流（LSbs）	-0.864	-0.873	-0.858	-0.913	-1.010	-1.080	-1.240	-1.640
最大偏移（LSbs）	-1	-1	-1	-1	-1	0	0	0
最小偏移（LSbs）	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-2
设备 3
平均电流（LSbs）	-0.386	-0.406	-0.403	-0.426	-0.460	-0.455	-0.730	-0.800
最大偏移（LSbs）	0	0	0	0	0	0	0	0
最小偏移（LSbs）	0	0	0	-1	-1	-1	-1	-2
设备 4
平均电流（LSbs）	-0.347	-0.332	-0.374	-0.331	-0.373	-0.405	-0.540	-0.740
Max Offest （LSbs）	0	0	0	0	0	0	0	0
最小偏移（LSbs）	0	0	0	-1	-1	-1	-1	-2

4. 确定新的偏移值

计算步骤 32 中获取的 3 个读数的平均值。如果平均电流的小数部分大于 0.5 LSbs，则将幅度向上舍入到下一个整数，否则向下舍入。例如，如果平均值为“1.45”，则舍入为“1”，如果平均值为“1.55”，则向上舍入为“2”。（或者，如果平均值为“-1.45”，则四舍五入为“-1”，如果平均值为“-1.55”，则向下舍入为“-2”）。此示例使用起点 0x00h，因此新的偏移值只是舍入平均值。如果起点不同，则将舍入平均值添加到起点以获得新的偏移值。

例如，检查设备 1 的表 1 中显示的数据。起始点为0，当前寄存器的32个读数的平均值为-1.414 LSbs。平均值将四舍五入为 -1，两者的互补值 -1（即 0xFFh）将写入偏移寄存器。如果起点是-2，那么32个读数的平均值将给出.586 LSbs。四舍五入的平均值将为+1 LSb，将其添加到-2的起点，以获得新的偏移值-1，0xFFh将再次写入偏移寄存器。

正确校准后，失调寄存器的值通常在+2 LSbs至-4 LSbs范围内（在二进制补码格式中，范围为0x02h至0xFCh）。可以失调高达±127 LSbs，但是，如果偏移寄存器的值大于±10 LSbs，则可能需要验证威廉希尔官方网站是否存在任何漏电流并验证电流是否正确读取。

5. 写入并复制新的偏移值

然后，在步骤4中计算的值应以二进制补码格式写入失调寄存器，并复制到EEPROM。

6. 验证准确性

使用偏移寄存器中的新值，可以重复步骤2和3以验证校准的准确性。在步骤5中使用±.4 LSbs作为舍入点，当考虑读数变化时，用户可确保平均电流在±1 LSb以内。

总结

DS2761的电流A/D能够测量检测电阻两端的15.625μV压降。为确保此精度，应在组装到电池组中后校准电流偏移。为了获得最大的精度，应在最长的可接受时间段内进行多次测量，同时禁用控制FET并移除所有负载。这将保证在校准过程中系统中没有外来电流流动，并且可以获得精确的校准。

审核编辑：郭婷

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