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1、特征1. 可测量多达 12 个串联锂离子电池的电压 (最大值为 60V) 2. 堆叠式构架来监控多个电池串接后的高压系统3. 各可寻址配置 4 位地址4. 最大总测量误差为 0.25%5. 13ms 可完成系统中所有电池的电压检测6. 电池平衡：片内无缘电池平衡开关，提供片外无缘电池平衡7. 具有两个热敏电阻输入和板上温度传感器8. 带有包错误检验的 1MHz 串行接口9. 高 EMI 免疫功能10. 具内置噪声滤波器的 转换器11. 导线开路连接故障检测 12. 低功率模式13. 采用 44 引脚 SSOP 系统应用1. 电动和混合电动汽车2. 大功率便携式设备3. 备用电池管理4. 高压数
2、据采集系统描述LTC6802-2 是一款蓄电池检测集成电路芯片，它包括 12 位 A/D 转换器，高精准电压基准，高压输入复用器和串行接口。每个 LTC6802-2 可以检测 12 串串联电池，最大输入总电压不得超于 60V。可以在 13 秒内完成 12 个输入通道的电压检测。多个 LTC6802-2 可以堆叠来监控多个电池串接后的电压。每个 LTC6802-2 拥有独自的可寻址串行接口，允许 16 个 LTC6808-2 设备接口由一个控制处理器控制且同时运行。为了节省能量，LTC6808-2 对每一节电池都提供过压和欠压条件检测，待机模式时使输入电流降低到 50uA.每一节电池的输入都有各
3、自的 MOSFET 开关器件，可以使过充的电池进行放电。对于芯片 LTC6808-1，它有一个串行接口，这个串行接口没有光耦合器或者隔离器，多重 LTC6808-1 设备的串口呈菊花链式的结构。绝对最大额定值电源电压（V+到 V-） 60V输入电压（相对于 V-）C1 引脚功能V+（引脚 1）：电池串中的最高正电压，通常与 C12 约保持同电位。C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1（引脚 2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24）： C1到 C12 是检测电池电压的输入，一共可以检测 12 个电池的电压，最低电位连接至 V-，次最低
4、电位连接至 C1，依此类推。S12 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1（引脚 3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25）：S1 到 S12用来平衡电池。如果其中一个电池过充，可通过 S 输出端进行放电。每个 S 端都是通过内部 N 通道 MOSFET 来放电。N 通道 MOSFET 的最大导通电阻为 20 欧姆，需要另外的电阻器与 NMOS 连接来释放 LTC6802-2 外壳的热量。当通过内部 MOSFET 来放电时，模口温度需要检测。引脚 S 也可作为内部 10k 拉升电阻来用，这时引脚 S 将作为外围 P 型MOSFET 的门极驱动
5、信号，来进行比较高层次的放电控制。V-（引脚 26）：电池串中的最低负电压。NC（引脚 27）：引脚 27 通过 10 欧姆电阻与 V-相连，在 PCB 板上，引脚 27 与 26 可以连接，也可以不连接。Vtemp1,Vtemp2（引脚 28,29）温度传感器的输入。A/D 转换器将测量到的电压 Vtempx 与V-做差后的数值记录到 TMP 寄存器中，A/D 转换器记录的是与参考电压的相对值，因此一个很简单的热敏电阻和电阻器的组合连接在 Vref 端来检测温度。 Vtemp 与 A/D 转换器往往是通用输入端。Vref（引脚 30）：参考电压 3.075V 输出端。该引脚需用 1uF 的电
6、容旁路，该引脚与 V-连接可以驱动 100k 的阻性负载;更大的负载需要使用 LT6003 或者类似的器件来实现。Vreg（引脚 31）：线性电压解调器输出端。该引脚需用 1uF 电容旁路，Vreg 对外负载最大可以提供 4mA 的电流。TOS（引脚 32）：堆栈顶。TOS 可以与 Vreg 或者 V-连接，该引脚的状态改变 SDO 引脚的循环触发模式。MMB（引脚 33）：监控模式输入端（低电平有效） 。当 MMB 是低电平（与 V-电位一致）时，LTC6802-2 进入监控模式。WDTB（引脚 34）：看门狗计时器输出端（低电平有效） 。如果 SCKI 引脚持续 2.5 秒未动作，则 WD
7、TB 引脚输出生效。WDTB 引脚是一个 NMOS 漏极输出。当他生效时，使得输出端电压降至 V-，并且使配置寄存器复位到默认值。GPIO1，GPIO2（引脚 35,36）通用输入和输出端。该引脚的工作状态取决于 MMB 引脚值。当 MMB 是高电平时，该引脚当做普通的输入输出端使用，如果往 GPIO 的配置寄存器写入“0” ，漏极输出为正并且引脚电压被拉至 V-。如果往 GPIO 的配置寄存器写入“1” ，引脚 GPIO 呈现高阻抗。需要额外的电阻器把引脚电压拉至 Vreg。通过读 GPIO1 和 GPIO2 的寄存器，引脚的状态可以确定，例如：当 MMB 是低电平时，引脚 GPIO 和引脚
8、 WDTB 被设置为监控电池数量的输入端。A0 A1 A2 A3（引脚 37,38,39,40）地址输入端。这些引脚与 Vreg 或者 V-连接。地址的状态引脚（Vreg=1，V-=0）决定 LTC6802-2 的地址。SCKI（引脚 41）：串行时钟输入。SCKI 引脚接口适用于任何逻辑门（TTL） 。SDI（引脚 42）：串行数据输入。SDI 引脚接口适用于任何逻辑门（TTL） 。SDO（引脚 43）：串行数据输出。SDO 引脚是 NMOS 的漏极输出，需要另外的电阻器来拉伸。CSBI（引脚 44）：芯片选择输入（低电平有效） 。CSBI 引脚接口适用于任何逻辑门（TTL） 。运行LTC6
9、802-2 是一个用于监控 12 串锂离子电池电压的数据采集集成电路芯片。输入复合器将电池连接至 12 位 模/数转换器 ADC。内部温度漂移为 5ppm 电压基准与 ADC 结合使得LTC6802-2 有很好的测试精度。ADC 与其他 ADC 相比，有很多自身的优点。LTC6802-2 与主机处理器的信息交流通过兼容的串行外设接口 SPI 来实现。 多个LTC6802-2 可以连接至一个单独的串行接口。LTC6802-2 通过数字隔离器来进行隔离。独一无二的地址分配使得可以把所有的 LTC6802-2 连接至主机处理器的同一个串行接口。LTC6802-2 也包括控制电池电压平衡的电路部分。内
10、部的 MOSFETS 可以用来对电池放电。这些内部的 MOSFETS 也可以控制外围平衡电路。需要注意的是，LTC6802-2 不控制内部MOSFETS 的导通和关断，MOSFETS 的导通和关断完全被主机处理器来控制。主机处理器通过给 LTC6802-2 内部的配置寄存器写入数值来控制开关器件。如果 LTC6802-2 与主机处理器的通讯出现故障，则 LTC6802-2 上的看门狗定时器将会关断放电开关器件。断路监控当一个电池的输入（C 引脚）断路，它将影响两个电池的测试。图 2 所示 C3 断路，在引脚 C 与电池之间没有外部过滤。在普通 ADC 转换器（使用 STCVAD 指令）下，当
11、C3 断路时，LTC6802 将给 B3 和 B4 赋予近似零的读数。为什么是零读数呢？因为在对 B3 进行检测期间，ADC 的输入电阻将把 C3 拉伸至 C2 的电位。同理，在对 B4 进行检测期间，ADC 的输入电阻将把 C3 拉伸至 C4 的电位。图 3 所示断路情况与图 2 在同一点，唯一不同的是外围滤波电路始终与 C3 点相连。因为电容电压一直加在 C3 上。对 B3 和 B4 进行电压测量时，测量结果不会为 0。因为 C3 引脚不是真正的断路。由于外围很大的电容加在 C3 上，因此在对 B3 和 B4 进行多次检测后发现，C3 的电压处于 C2 和 C4 中间的某一个值。因此对电池
12、 B3 和 B4 的测量将会得出一个有效的电池电压值，实际上 B3 和 B4 的精确值并不知道。为了可靠的检测断路连接情况，STOWAD 指令被启用。命令启用后，两个 100uA 的电流源接在 ADC 的入口处，且在所有电池进行能量转换期间一直开通。参考图 3 所示，在STOWAD 指令下，在对 B3 或者 B4 进行测量的时候，C3 将被 100uA 电流源拉低。这样将使得 B3 的测量结果相对于 STCVAD 指令时降低，而 B4 的测量结果升高。当 C3 断路时，最大的改变就是影响 B4 的测量结果。因此，检测导线在 C3 处是否断路最好的方法就是，测量 C3 和 C4 之间（B4 ）的
13、电压是否升高。因此，测量电池引脚 Cn 是否断路，可以采用以下步骤：1. 发送 STCVAD 指令（ADC 入口没有 100uA 电流源）2. 发送 RDCV 指令并且把所有测量值储存在数组 CELLA（n）3. 发送 STOWAD 指令（ADC 入口有 100uA 电流源）4. 发送 RDCV 指令并且把所有测量值储存在数组 CELLB（n）5. 如果 CELLB（n+1）-CELLA（n+1）=+200mV，n=111，则 Cn 断路，否则 Cn 没有断路。选择 200mV 为临界值，是为了提供在测量中使用 100uA.电流源造成的误差极值。其实就算没有断路，有或者没有 100uA 电流源
14、的测量结果也会有些不同，因为 MUX 开关的有限电阻造成了电压降。另外，当断路引脚 C 与大于 0.1uF 的电容连接时，如果仅仅使用一个STOWAD 指令，则 100uA 的电流源将不够使引脚 C 抬高 200mV。如果重复发送STOWAD 指令，外围电容将充分放电使电池电压读数达到 200mV 的变化。因此如果被检测引脚与大于 0.1uF 的电容相连时，第三步需要重复几次，才可以进行第四步。以上步骤说明了：通过检测第 n+1 个电池的电压变化来判断第 n 个引脚 Cn 是否断路。例如，在一个 12 串电池系统中，可以通过检测 B2B12 的电压来判断 C1C11 是否断路。因此上面的步骤不
15、适用于判断最顶层的引脚 C12 是否断路。幸运的是，当最顶层引脚与电池之间的导线断路时，意味着 V+的引脚也是悬浮的。当最顶层引脚发生短路时，与之联系的最顶层电压读数为 0 伏，说明发生错误。如果顶层引脚 C 断路，但 V+并没有悬浮，那么检测断路最好的办法是：使用 STCVAD 指令测量所有电池电压，与用辅助方法测得结果做对比，如图 15 所示。如果二者有很明显的差额，说明顶层 C 引脚断开，前提是已确定没有其他引脚断开。进行电池电压 A/D 测量的两个主要指令（ STCVAD 和 STOWAD） ，当他们在测量电池电压时，自动关断该电池的放电开关。与该电池相邻的上下两个电池，它们的放电开关
16、也被关断。有些系统在进行电池电压测量时，并不需要关断对应的放电开关。采用电池电压 A/D 转换指令 STCVDC 和 STOWDC，在进行电池电压测量时，放电开关继续导通。这样的特征使得系统可以进行自检测来核查放电功能和复用器运行。当进行 OV 和 UV 检测比较时，所有放电开关自动关断。A/D 转换器数字自检测两个自检测指令可以用来核查 ADC 数字部分的功能。自检测功能也可以检测电池电压寄存器和电池温度寄存器。在进行自检测时，给 ADC 一个检测型号。如果电路工作正常，电池电压和温度寄存器将储存相同的代码。自检测 1 的寄存器储存 0X555，自检测 2 将储存 0XAAA，自检测功能所需要的时间与检测所有电池电压和温度传感器的时间相同。在进行自检测功能时，配置寄存器中把 CDC0:2设置成 1。S 引脚用于数字输出或者门极驱动引脚 S 的输出包括一个内部的 10k 电阻器。所以当负载为大电感时，例如，外围 MOSFET门极，引脚 S 可以作为数字输出。因为希望电池可以以高倍率电流放电，所以在电池两边连接离散 PM
