LTC6802-2中文翻译.doc

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 ΔΣ 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WDTB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
LTC6802-2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ΔΣ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。ΔΣADC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=1~11，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B2~B12的电压来判断C1~C11是否断路。因此上面的步骤不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CDC[0:2]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PMOS开关器件和合适的放电电阻，开关器件门极在引脚S处终止。

功率损耗与热关断
连接引脚S1到S12的MOSFETS用于电池放电。需要用额外的电阻器来限制MOSFETS的功率损耗。MOSFETS中最大的功率损耗被LTC6802-2能承受的热量所限制。超出的热量将提高模口温度。电子特性是要保证模口温度达到85度。当模口温度达到105度后，测量精度将有所下降。温度达到150以后将会造成危害，建议最大模口温度是125度。

热关断电路，可以保护LTC6802-2不会因为过热而被损坏。当电池放电开关释放大量热量时，设备容易发生过热的情况。如果工作在大电压（V+到V-）下，或者系统的散热不好时，这个问题会更严重。

当温度达到145度，配置寄存器复位，所有放电开关关断并且A/D转换器停止。当热关断发生时，温度寄存器的THSD位置1。当温度寄存器被读取时，该位置零（RDTMP模式）。

当热关断阻断正常的运行时，内部温度监视器将决定设备温度是否到达不能接受的值。

功能
LTC6802-2可以测得最少单元是 4串电池。最小的单元数量是由LTC6802-2需要的工作电压来决定的。电池电压总和必须达到10V，以保证所有的电气特性都满足。

如图所示是7个电池的例子，C1连接第一个电池，C7连接第7个电池。没有用到引脚C连接至V+，这些没用到的引脚，将使得这些引脚之间读出的电压值为0.

LTC6802-2有两个数字输入输出端。给GPIO的配置寄存器位写入逻辑低电平，则漏极输出将被激活。GPIOS可以开通和关断LTC6802-2外围电路。比如检测系统运行情况的电路。

当GPIO的配置寄存器写入高电平时，相应的GPIO引脚将作为输入端，该位的返回值将是GPIO引脚处的逻辑电位。

当MMB引脚为低电平时，引脚GPIO和引脚WDTB位指示被监控电池的数量值。

看门狗定时器
如果SCKI引脚持续2.5秒未动作，则WDTB引脚输出生效。WDTB将会一直维持低电平直到在SCKI引脚处检测到一个沿。

如果看门狗定时器器溢出，则配置寄存器位重置为默认状态。

在默认状态，S输出端关闭。因此，看门狗设置了一种情况：为了关断电池放电而切断了其与MPU的信号传递。在计时器溢出后，IC处于最小功率备用模式下。需要注意的是：如果外部情况使得WDTB位低电平，则不会重置寄存器位。
当MMB为低电平时，看门狗定时器停止运行。当读配置寄存器时，CFGO的bit7将反映WDTB的状态。

运行模式
LTC6802-2有三种运行模式：待机，测量和监控。待机状态下，除了串行接口以外所有的电路都关断。在测量阶段，LTC6802-2用于测量电池电压并把测量结果保存在存储器中。测量模式也用来检测电池电压是否过电压或者欠电压。在监控模式下，设备只是监控电池是否过电压或者欠电压。SDO引脚输出信号指示电池过电压和欠电压的状态。此时串行接口不可用。

待机模式
LTC6802-2默认为待机状态。将CDC[2:0]置0，LTC6802-2将进入待机模式。当ADC测量还在进行时，如果发生进入待机模式的情况，测量工作将被中断，并且电池电压寄存器也将处于一种不确定的状态。要退出待机模式，需要给CDC[2:0]写入一个非零的数值。

测量模式
当CDC位是1~7的数值时，LTV6802-2将进入测量模式。 IC监控每一个电池的电压并在SDO引脚产生一个中断信号，指示所有电池电压处于过电压与欠电压的限制值之内。有两种方法用来指示电池过电压与欠电压的中断状态：

UV和OV的限制值是由配置寄存器中的VUV和VOV值来设定。电池电压超出UV/OV的限制值时，将在标志寄存器中反映。每个电池的过压欠压标志位通过读标志寄存器来决定。

如果被检测的电池数小于12，很有必要屏蔽掉未使用的通道。配置寄存器中的MCxl用于屏蔽未使用的通道。如果CELL10=1，则cell11和12被屏蔽。

LTC6802-2可以持续的监视UV和OV的状态。但是，为了减少额外的能量损耗，UV和OV比较研究方面的占空比将会被减少或者完全关断。CDC位用于控制占空比。

在测量模式，开始进行电池电压的测量时，需要发出一个A/D转换和查询状态的指令。一旦指令发出后，LTC6802-2将马上给A/D转换器发送状态指令，通过方波信号或者高低电平信号。当CELL10为高电平时，只测量1~10电池的电压，这样可以减少能量损耗并减少测量时间。CELL10默认为低电平，需要检测12个电池电压。在测量模式下，UV和OV状态寄存器也是随时更新的。