MICROCHIP PS810 User Manual

PS810

数据手册

单节锂离子电池电量计

 2005 Microchip Technology Inc. DS21904B_CN

请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点：

• Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标。

• Microchip 确信：在正常使用的情况下， Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一。

• 目前，仍存在着恶意、甚至是非法破坏代码保护功能的行为。就我们所知，所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操
作规范来使用 Microchip 产品的。这样做的人极可能侵犯了知识产权。

• Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作。

• Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性。代码保护并不意味着我们保证产品是 “牢不可破”的。

代码保护功能处于持续发展中。 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能。任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视
为违反了《数字器件千年版权法案（Digital Millennium Copyright Act）》。如果这种行为导致他人在未经授权的情况下，能访问您的软

件或其他受版权保护的成果，您有权依据该法案提起诉讼，从而制止这种行为。

提供本文档的中文版本仅为了便于理解。Microchip
Technology Inc. 及其分公司和相关公司、各级主管与员工及

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限于针对其使用情况、质量、性能、适销性或特定用途的适用
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引起的后果不承担任何责任。未经 Microchip 书面批准，不得
将 Microchip 的产品用作生命维持系统中的关键组件。在
Microchip 知识产权保护下，不得暗中或以其他方式转让任何
许可证。

商标

Microchip 的名称和徽标组合、 Microchip 徽标、 Accuron、
dsPIC、 K

EELOQ、 microID、 MPLAB、 PIC、 PICmicro、

PICSTART、 PRO MATE、 PowerSmart、 rfPIC 和
SmartShunt 均为 Microchip Technology Inc.在美国和其他国

家或地区的注册商标。

AmpLab、 FilterLab、 Migratable Memory、 MXDEV、
MXLAB、 PICMASTER、 SEEVAL、 SmartSensor 和 The
Embedded Control Solutions Company 均为 Microchip
Technology Inc. 在美国的注册商标。

Analog-for-the-Digital Age、 Application Maestro、
dsPICDEM、 dsPICDEM.net、 dsPICworks、 ECAN、
ECONOMONITOR、 FanSense、 FlexROM、 fuzzyLAB、
In-Circuit Serial Programming、 ICSP、 ICEPIC、 Linear
Active Thermistor、 MPASM、 MPLIB、 MPLINK、 MPSIM、

PICkit、 PICDEM、 PICDEM.net、 PICLAB、 PICtail、
PowerCal、 PowerInfo、 PowerMate、 PowerTool、 rfLAB、

rfPICDEM、 Select Mode、 Smart Serial、 SmartTel、 To t al
Endurance 和 WiperLock 均为 Microchip Technology Inc.在

美国和其他国家或地区的商标。
SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记。

在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有。
© 2005, Microchip Technology Inc.版权所有。

Microchip

州
月通过了
单片机、
存储器和模拟产品方面的质量体系流程均符合
此外，

ISO 9001:2000

位于美国亚利桑那州

Mountain View

ISO/TS-16949:2002
KEELOQ

Microchip

的全球总部、设计中心和晶圆生产厂均于

®

跳码器件、串行

在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了

认证。

Chandler和Tem p e

质量体系认证。公司在

EEPROM

及位于加利福尼亚

2003年10

®

PICmicro

、单片机外设、非易失性

ISO/TS-16949:2002

8

位

。

DS21904B_CN 第 ii 页  2005 Microchip Technology Inc.

单节锂离子电池电量计

PS810

硬件特性

• 针对单节锂离子电池应用的高精度电量计

• 使用带有16位指令集的嵌入式PIC18低功耗单片机

来实现算法

• 利用可编程 8 至 15 位带符号 Σ-∆ A/D转换器来报告
电流、电压和温度

• 可以通过业界标准的 SMBus 接口或单引脚串行接
口来实现主机通信

•I/O引脚可以提供数字 GPIO、钮扣电池电压测量和
热敏电阻输入等功能

• 集成了热敏电阻和稳压器使所需外部元件减至最少

• 嵌入式电量计算法和应用的具体参数存储在 4K x
16 的闪存存储器中

•512字节 RAM 存储器，用于临时存储电池参数

软件特性

• 提供一系列电池状态，如平均清空时间、相对充电状
态和电池 “健康”状态等

• 系统内置的偏移校正，用来补偿电流测量中的偏移
误差

封装特性

•16引脚 QFN 封装或 14 引脚 TSSOP 封装

•-20°C 至 +85°C 的工作温度范围

引脚说明

16 引脚 QFN 封装（4 mm x 4 mm）

IO1

SCL/IO0

16 15 14 13

IO1

VC1

1

2

2

3

4

56 7

1

2

3

4

5

6

7

PS810

N/C

VC1

PS810

N/C

NTC/IO2

VCOIN/IO3

V

FILTER

MCLR

14 引脚 TSSOP 封装

SCL/IO0

NTC/IO2

V

COIN/IO3

FILTER

V

MCLR

SDA/SPS

8

IO6

ROSC

14

13

12

11

10

12

11

10

9

9

8

IO5

IO4

GND

SR

SDA/SPS

IO6

IO5

IO4

GND

SR

R

OSC

1.0 产品概述

PS810 是适用于单节锂离子或锂聚合物电池应用的电量
计。器件把电池的关键信息提供给主机和系统用户，如
电压、电流、温度、工作时间、充电状态和 “健康”状
态等。这些信息可以通过业界标准 SMBus 接口或单引脚
串行接口来获取。在片上闪存存储器中储存了先进的电
量计算法，并通过业界认证的 PIC18 单片机来运行。这
些算法包括针对某个具体应用和工作环境优化电池性能
的补偿因子。补偿考虑了温度、放电速度、充电速度和
电池寿命的影响。

 2005 Microchip Technology Inc. DS21904B_CN 第 1 页

为了实现电流、电压和温度的准确测量， PS810 集成了
一个高精度的 15 位带符号 Σ-∆ A/D 转换器。根据工作环
境，可以设置这个可编程 A/D 转换器的分辨率为带符号
的 8 至 15 位，来测定电池的具体参数。准确的测量，配
合先进的算法，提供了电池的容量、工作时间、“健康”
状态和安全性以及充放电条件的准确指示。

由于可以直接利用单节锂离子或锂聚合物电池工作，这
样减少了对外部元件 （如稳压器和分压器）的需要。为
了进一步简化外部电路和提高准确性，PS810 还集成了
温度传感器和振荡器。

PS810

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ো

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表 1-1： PS810 QFN 引脚说明 表 1-2： PS810 TSSOP 引脚说明

引脚

引脚名 说明

号

1 NTC/IO2

2V

COIN/IO3

FILTER

3V

4MCLR

外部 NTC 输入或 GPIO
钮扣电池监视器输入或 GPIO
电源滤波电容
主复位

5VC1 电池电压输入

6N/C

无连接

7N/C 无连接

8R

OSC 振荡器偏置电阻

9SR 检测电阻输入
10 GND 电源地
11 IO4 通用 IO
12 IO5 通用 IO
13 IO6 通用 IO
14 SDA/SPS SMBus 数据 / 单线串行线
15 SCL/IO0 SMBus 时钟或 GPIO0
16 IO1 通用 IO

引脚

引脚名 说明

号

1 SCL/IO0 SMBus 时钟或 GPIO
2 IO1 通用 IO
3 NTC/IO2 外部 NTC 输入或 GPIO

4V

COIN/IO3 钮扣电池监视器输入或 GPIO

5V

FILTER 电源滤波电容

6MCLR

主复位

7VC1 电池电压输入

8R

OSC 振荡器偏置电阻

9SR 检测电阻输入
10 GND 电源地
11 IO4 通用 IO
12 IO5 通用 IO
13 IO6 通用 IO
14 SDA/SPS SMBus 数据 / 单线串行线

图 1-1： PS810 内部结构框图

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DS21904B_CN 第 2 页  2005 Microchip Technology Inc.

1.1 原理图

图 1-2： PS810 应用原理图——基于 PS810 的电池组

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B+CD

B-

R21240

R20240

V6

PS810

R1520

R1420

14

15

D1

312

U2 S8241A

13

IO6

SDA/SPS

SCL/IO0

IO1

16

DD

V

2

R32

12

IO5

NTC/IO2

1

CMSZDA5

IC

SAFETY

C32

470

11

IO4

/IO3

COIN

V

2

C2

1

VM

100 nF

10

GND

FILTER

V

3

C3

100 nF

9

SR

MCLR

4

100 nF

R31

1.0K

342

Q1

CO

5

DO

5

4

SS

V

3

R8

221K

8

7

U1364

NC

OSC

R

VC1

NC

4)1ᇕ㺙

5

6

C10

1.0 nF

C5

100 nF

R9

TPCS8209

1

687

0.020

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R4 20K

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R520

V1

VR

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R2240

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*

COIN

NTC

NVR

V

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 2005 Microchip Technology Inc. DS21904B_CN 第 3 页

PS810

1.2 材料清单

表 1-3： PS810 的材料清单

ID

1 04-826197 Rev. 1.1

2 CC-0402-10X7R25-1.0NF-01 C10

3 CC-0603-10X7R16-100NF-01 C2, C3,

4 DZ-SOT323-10D-CMSZDA5V6-01 D1

5 QM-TSSOP844-DN-TPCS8209-01 Q1 MOSFET,

6 RF-0402-5-20-01

7 RF-0402-5-20K-01

8 RF-0603-ITC25-221K-01

9 RF-0603-5-1.0K-01

10 RF-0603-5-470-01

11 RF-0805-5-20-01

12 RF-0805-5-240-01

13 RF-1206-1-0.029-01

14 UM-SOT235-4085-

S8241ABPMCGBPT2-01

15 UM-QFN164X4-2085-PS810-01 U1 IC,

注

部件号 符号 说明 制造商 制造商部件号 供应商 供应商部件号

原始

电容, 陶瓷,

10%, X7R

电容, 陶瓷

C5, C32

（注1）

（注1）

（注1）

（注1）

（注1）

（注1）

（注1）

（注1）

1

： 给出的电阻尺寸都是针对应用的最小推荐尺寸。

2

： 可以供应带有不同跳变点的

R14, R15

R4

R8

R31

R32

R5

R2, R20,
R21

R9

U2 IC,

10%, X7R

双齐纳二极管

+/-10%, 200 mW,

共阳极

20V, 5A, TSSOP-8/4.4 mm

主体宽度封装

电阻, 薄膜

20

Ω

电阻, 薄膜

20 k

电阻, 薄膜

221 k

电阻, 薄膜

1.0 k

电阻, 薄膜

Ω

470

电阻, 薄膜

Ω

20

电阻, 薄膜

240

电阻, 金属条

0.020

电池保护电路, 锂离子, 单

, -40°C至+85°C, SOT23-

节

5

封装

低电压电量计

+85°C, QFN-16/4.0x4.0 mm

封装

S-8241A

系列的其他型号。请参考

PCB, PS8110 Microchip 04-826197 Rev. 1.1 Microchip 04-826197 Rev. 1.1 1

介电

介电

, SOT-323

双N沟道增强型

, 0402, 5%,

, 0402, 5%,

Ω

, 0603, 1%,

Ω

, 25 ppm TC

, 0603, 5%,

Ω

, 0603, 5%,

, 0805, 5%,

, 0805, 5%,

Ω

Ω

1.0 nF, 25V, +/­, 0402

, 100 nF, 16V, +/-

, 0603

, 5.6V,

, 1206, 1%,

, -20°C

Panasonic ECJ-0EB1E102K Digikey PCC102BQCT-ND 1

Panasonic ECJ-1VB1C104K Digikey PCC1762CT-ND 4

Central Semi.
Diodes Inc.

,

Toshiba TPCS8209(TE12L) Digikey TPCS8209CT-ND 1

Panasonic ERJ-2GEJ200X Digikey P20JCT-ND 2

Panasonic ERJ-2GEJ203X Digikey P20KJCT-ND 1

Susumu Co.
Ltd.

Panasonic ERJ-3GEYJ102V Digikey P1.0KGCT-ND 1

Panasonic ERJ-3GEYJ471V Digikey P470GCT-ND 1

Panasonic ERJ-6GEYJ200V Digikey P20ACT-ND 1

Panasonic ERJ-6GEYJ241V Digikey P240ACT-ND 3

Vishay WSL1206-0.020-1%-R86 Vishay WSL1206-0.020-1%-R86 1

Seiko
Instruments

至

Microchip PS810 Microchip PS810 1

S-8241A

CMSZDA5V6
AZ23C5V6W-7

RR0816P-2213-D-34D Digikey RR08P221KDCT-ND 1

S-8241ABPMC-GBP-T2

（注2）

系列的数据手册。

Central Semi.
Diodes Inc.

Seiko
Instruments

CMSZDA5V6
AZ23C5V6W-7

S-8241ABPMC-GBP-T2

（注2）

数
量

1

1

DS21904B_CN 第 4 页  2005 Microchip Technology Inc.

PS810

2.0 结构概述

PS810 拥有用于电池监测的完整模拟“前端”和嵌入式
单片机，以及用于控制、测量累积、计算和通信的辅助
存储器。 PS810 的主要功能包括：

• 稳压器

• 精确时基

• 温度传感器

• 4K x 16 闪存存储器

•512字节 RAM 存储器

•15位带符号模拟 / 数字 （A/D）转换器

•SMBus/I

•PIC18单片机

图 1-1是PS810内部电路的结构框图。 图 1-2的原理图
给出了 PS810 在单节锂离子电池中的典型应用。下面是
每个功能模块的说明。

2.1 内部稳压器

PS810 包括一个内部稳压器，用以支持一个锂电池组配
置。内部稳压器直接由 VC1 输入供电。不需要其他的外
部元件来稳定电路电压。

2.2 精确时基

集成的精确时基是一个高精度的 RC 振荡器，它可以为
Σ-∆ A/D 转换器和片上运行时间计数器提供精确计时，
而不需要外部的晶振。在生产时，时基的标定频率被调
整为 512kHz。

2.3 温度传感器

集成的温度传感器可以免除对外部热敏电阻的需要。在
需要将电池和 PS810 物理隔离的应用中，另外还有一个
连接端口提供和外部热敏电阻的连接。

2.4 闪存存储器

集成的4K x 16的闪存存储器用于储存非易失性的参数，
如 PowerSmart
体应用的数据等。

2

C™ 或单引脚串行通信接口

®

三维电池模型、电量计算法和针对具

2.5 RAM 存储器

512 字节的通用 RAM 存储器用来储存临时参数。

2.6 A/D 转换器

PS810 包含集成的 Σ-∆ A/D 转换器和一个模拟电路，该
模拟电路可以用于充放电电流、电池电压、钮扣电池电
压、片上温度传感器和片外热敏电阻的输入。通过对转
换器进行编程，可实现分辨率为 8 至 15 位带符号的 A/D
转换，同时参考电压为单端 +300 mV 或差分 ±150 mV。

2.7 SMBus/I2C™ 或单引脚串行通信接口

PS810的通信端口可以在两引脚的业界标准SMBus/I2C
接口或单引脚接口两者之间选择。所有的命令、状态和
数据都可以通过这个接口从主机系统读出或写入。

2.7.1 SMBus/I2C

该通信接口两引脚中，一个是时钟引脚，另一个是数据
引脚，接口兼容业界标准的系统管理总线 （System

Management Bus， SMBus）和 I

2

C 总线。

2.7.2 单引脚串行接口

单引脚串行（Singal Pin Serial，SPS）接口只有一个引
脚：SDA/SPS 引脚 （引脚 14）。通信使用异步归一协
议，通过驱动低电平脉冲的时序来定义通信。

2.8 PIC18 单片机

PIC18 是高性能 CMOS 全静态 8 位单片机。 PIC18 采
用了高级 RISC 架构。该器件具有增强型内核特性，如
31 级深度的堆栈及多个内部和外部中断源。哈佛

（Harvard）架构有独立的指令总线和数据总线，允许16

位宽的指令字和 8 位宽的数据总线同时工作。除了跳转
指令需要两个周期外，两级指令流水线允许其他所有指
令在单个周期内执行，总共有 75 条指令。

 2005 Microchip Technology Inc. DS21904B_CN 第 5 页

PS810

注：

DS21904B_CN 第 6 页  2005 Microchip Technology Inc.

PS810

3.0 工作原理描述

3.1 A/D 工作原理

PS810 A/D 转换器可以测量电流、电压和温度，并将电
流对时间积分来计算充电状态。电池电压的测量可以
通过直接与电池连接实现，不需要外部的分压器。使用
外部的检测电阻，可以在充放电期间监测电流，并使用
片上振荡器作为时基将电流对时间进行积分。可以用
片上的温度传感器或者外部热敏电阻来测量温度。电
压、电流和温度需要在工作范围内校准以保证精度。A/

D 转换器使用 32 kHz 的时钟进行采样。

3.1.1 电流测量

用于电流测量的 A/D 输入通道是 SR 和 GND 引脚。测
量检测电阻上的压降，再将之转换为电流量。将电流对
时间积分得到充放电的电荷量。

将检测电阻连到 SR 和 GND 之间。在 SR 上可以测得的
最大输入电压是 +/-150 mV。应该正确选择检测电阻阻
值，使其能够满足最小和最大充放电电流的测量要求，
这包括暂停和 / 或待机电流。

NullCurr 参数代表了电池的零电流。它作为读取零电流
的校准保护带。低于 +/- NullCurr （mA 量级）绝对值
的电流认为是零，不会包括到容量算法的计算中。
NullCurr 的典型值是 3 mA，因此，介于 -3 mA至 +3 mA
之间的电流被认为是零，不会用于容量计算。因而，电
池模块电流路径中的电气噪声不会被认为是充放电的实
际电荷。

3.1.1.1 检测电阻的选择和电流测量范围

电流分辨率取决于 A/D转换器通过检测电阻可以测得的
最小电压。由于测量使用的是 13 位 （带符号） A/D 转
换器和 150 mV 内部参考电压，因此，通过检测电阻可
以测量到的最小电压是：

公式 3-1：

150 mV/(2 ^ 13

因此，可以测得的最小电流是：

18.3 µV/R

可以测得的最大电流是：

150 mV/R

例：20 mΩ 的检测电阻可以测量：

从：18.3 µV/20 mΩ = 0.915 mA

（如果 < NullCurr，会被认为是零）

到：

150 mV/20 mΩ = 7.5 A 的电流

– 1) = 150 mV/32767 = 18.3 µV

SENSE (mΩ)

SENSE (mΩ)

3.1.1.2 电流校准

为了获得最佳的精度，在出厂之前已经通过通信接口

（SMBus/I

正值，并将偏移和斜率储存起来。

COCurr 是 “电流的校准偏移量”，用于补偿电流测量
中的偏移误差。将其从原始的 A/D 测量结果中减去。

CFCurr 是 “电流的校准因子”，用于补偿随电流变化
而改变的 A/D 增益和检测电阻阻值。与原始的 A/D 测量
结果相乘。

COD 是 “校准偏移量偏差”，通过 A/D 将输入短路，
并把结果和零比较来实时更新 COD。COD 参数可以补
偿任何随时间变化的偏移，如和温度相关的偏移等。

图 3-1 反映了 COCurr 和 CFCurr 之间的关系。

2

C 或 SPS）进行了电流在线校准。计算出修

 2005 Microchip Technology Inc. DS21904B_CN 第 7 页

PS810

图 3-1： COCurr 和 CFCurr 的关系

原始测量结果

理想 A/D 响应

CFCurr

COCurr

实际电流

实际 A/D
响应

3.1.2 偏移自动补偿

使用自动调零的自校准方法可以用来避免精度的漂移，
它可以以可编程的速率周期性地将电流测量电路归零。
该功能可以校正工作过程中因为温度造成的漂移。自动
偏移补偿电路工作原理是把 RS 输入断开，将其与 GND
短路来测量零输入偏移。此外，校准因子 COD 包括了
IC 之外的偏移因素，由于电路板、系统等引起的偏移。
COD 加上由自动偏移周期计算出来的内部偏移一起来
决定总偏移。

VC1 输入电路包括一个内部电阻分压器，将外部输入电
压减小到内部 A/D 电路可处理的范围（最大 300 mV）。
由于最大电池电压是 4.5 V，分压器分压比例为 15:1。
当测量实际电压时，分压器只接地。

CFVPack 是 “电池组电压的校准因子”，它可以补偿
在不同电压输入的情况下实际 A/D响应对理想 A/D 响应
的偏差。为了获得高精度和高分辨率，在出厂前进行了
在线校准。电池电压的测量可以精确到 ±20 mV 之内。

3.1.4 温度测量

A/D可以使用内部温度传感器或与NTC引脚相连的外部

热敏电阻测量温度。A/D 使用默认的 11 位带符号精度来
进行温度测量。

推荐选择在 25°C 为 10 kΩ 的标准 103ETB 型负温度系
数（NTC）器件作为外部热敏电阻。 NTC 器件的一端
应和 NTC 引脚相连，另一端接地。

使用线性算法将在 NTC 引脚得到的电压测量值转变成
温度值。外部热敏电阻应该尽可能靠近电池，并和其他
有可能影响其工作的热源隔离。

温度测量的校准也和电流测量一样，涉及到校准因子和
偏移量。内部温度测量利用校准因子 CFTempI 和偏移
量 COTempI，而 当 NTC 引脚接外部热敏电阻时要用到
校准因子 CFTempE。

3.1.3 电压测量

用于电池电压测量的 A/D 输入通道是 VC1 引脚。当 A/D
工作时，每个测量周期都会进行测量。 VC1 引脚上的最
大电压是 5.5 V，但是不建议电压超过 4.5 V，因为会引
起 A/D 饱和。电池电压用积分方法来测量，这样可以减
少瞬间电压尖峰或波动的影响。A/D 采用默认的 11 位带
符号精度来测量这些参数。

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PS810

表 3-1： A/D 工作参数

参数名 字节数 单位 典型值 工作说明

NullCurr 1 mA 3 PS810 内置了零区控制，当实际电流为零时，电气噪声实际上不

会影响电量计。因此，绝对值小于 NullCurr mA 的电流都会被认
为是零。

CFCurr 2 无符号字 6844 电流的校准因子。调整检测电阻的测量值。

COCurr 1

COD 1

AOMInterval 1 工作周期 60 两次自动偏移校准之间的时间间隔。
AVGIScale 1 编码 b00100000 用于计算平均电流的时间周期

CFVPack 2 整数 2250 电池组电压校准因子。调整 VC1 引脚的测量值。
CFVCoin 2 整数 2250 钮扣电池测量的校准因子。调整 V
CFTempE 2 整数 326 温度校准因子。调整 NTC 输入引脚外接热敏电阻测得的温度值。
CFTempI 2 整数 2038 温度校准因子。调整通过内部温度传感器测量的温度值。
COTempI 2 有符号字 21298 温度校准偏移。用于使用内部温度传感器的温度测量。

有符号

字节

有符号

字节

0 电流的校准偏移量，即当流过检测电阻的电流为零时 A/D 的读

数。

0 校准偏移量偏差。电流读数的自动调零的偏移值。

平均电流： I

注： 仅用到最高有效位，其他位未使用。

AVG = IAVG + (I – IAVG)/(AVG ISc ale * 2)。

COIN 引脚的测量值。

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PS810

3.2 工作模式

PS810 采用连续工作模式，测量电流、电压和温度，然
后执行电量计算。有四种功率模式：运行模式， 在这种
模式下测量和计算不停地交替循环执行；总线静止低功
耗模式，在这种模式下只有自放电才会被计算；低电压
休眠模式，在这种模式下不进行测量，只有唤醒电路在
工作；闲置休眠模式，在这种模式下只有通信线传感器
在工作。

3.2.1 运行模式

运行模式功耗最大。在运行模式下，执行所有的测量和
计算。电流、电压和温度测量按顺序依次进行。当电压
低于休眠电压（总线进入静止状态或者执行闲置休眠命
令）时，运行模式才会结束。

3.2.2 总线静止低功耗模式

当下列所有条件满足时， PS810 进入低功耗模式：

• 电流为零 （可选）

• 在至少 8 个周期内所有的通信引脚为低电平

• 在至少 8 个周期内没有通信请求

要进入该模式，通常来说，当前必须没有负载或充电器
存在，也没有通信主机和电池组。在该模式下， PS810
从电池汲取较少的电流，大约是 25 µA，并且只记录自
放电。另外，如果不需要记录自放电的话，可以使用超
低功耗模式， PS810 需要的电流不到 1 µA。

3.2.3 低电压休眠模式

只有当 VC1 输入测得的电池组电压低于由 SleepVPack
参数 （单位为 mV）预设的门限值，并且电流为零 （低
于 NullCurr）时，才能进入低功耗休眠模式。当 VC1
上的电压高于唤醒电压时，休眠模式可以激活为运行模
式。唤醒电压为 3.2 V， +/- 5%。

在休眠模式下，既不执行测量，也不执行计算。电量计
的显示器不工作，也不会有通信识别，只有满足唤醒条
件才允许从休眠模式退出。休眠模式是耗能最低的模式
之一，用于电池在完全放电之前节省电池的能量。

低电压休眠模式有两种功耗等级供选择。低功耗模式下
电流消耗大约 20 µA，当电压超过唤醒电压时器件将被
自动唤醒，唤醒电压大约为 3.2 V， +/-5%。超低功耗模
式只需要不到 1 µA 的电流，由于电压唤醒比较器电源
已经被切断，因此需要一个外部源驱动通信线到高电平
来唤醒器件。

3.2.4 闲置休眠模式

在运输电池组的时候，可以通过通信总线的电池数据命
令进入闲置休眠模式以节省能量。该状态只能通过用外
部源驱动通信数据线到高电平来激活。这种模式使用超
低功耗休眠模式，电流消耗小于 1 µA。 通过写入一个密
码到 SMBus 命令代码 0x43 中进入该模式。使用字写入
协议来写入密码 0x5A7A。

表 3-2： 工作模式

模式 进入条件 退出条件 备注

运行模式 电压 > 唤醒电压或数据线驱

动为高电平

总线静止低功
耗模式

低电压休眠模式VC(1) < SleepVPack，

闲置休眠模式 通过 SMBus 命令进入 数据线驱动为高电平 不执行测量。

电流 < NullCurr，通信线为
低电平且无通信请求

电流 < NullCurr

电压低于 SleepVPack，总线空闲或发出闲置休
眠命令

通信线上有活动 只计算自放电电量。

电压 > 唤醒电压 （低功耗模式），
数据线驱动到高电平 （超低功耗模式）

功耗最大且精度最
高。

不执行测量。

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表 3-3： 工作模式参数值

参数名

SleepVPack 2 mV 2700

PwrConsumSleep 1 1/256 mA 7

PowerModes 1

字节

数

单位 典型值 工作说明

位图

b00000011

PS810

PS810 进入低电压休眠模式的电池组电压。

在低功耗模式时，电池模块从电池汲取的平均电流典型值。
bit4：

1 = 使能总线静止低功耗模式
0 = 禁止总线静止低功耗模式

bit3：

1 = 使用超低功耗模式作为总线静止低功耗模式 （无自放电计

算）

0 = 使用带有自放电计算的低功耗模式作为总线静止低功耗模

式

bit2：

1 = 对总线静止低功耗模式和低电压休眠模式要求 NullCurr
0 = 对休眠模式无 NullCurr 要求

bit1：

1 = 使用超低功耗模式作为低电压休眠模式
0 = 使用低功耗模式作为低电压休眠模式

bit0：

1 = 当进入低电压休眠模式时设置剩余容量值为零
0 = 当进入低电压休眠模式时不改变剩余容量值

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PS810

注：

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PS810

4.0 容量监测

PS810 使用 A/D 转换器得到的电压、电流和温度数据，
并结合电池算法和电池模型，来确定电池的状态和处理
电池数据指令集。

通过对测得的电流积分，监测电压和温度，对自放电调
整，并检查充放电结束的状态，PS810 可以在任何电池
工作条件下实现准确的电量计算。

4.1 容量计算

PS810 使用“库仑计数法”，利用电池电压的输入和温
度测量来计算充电状态和电量。通过连续准确地测量进
入和流出电池的电流，并利用准确的三维电池模型，
PS810 能够准确地预测 SOC 和运行时间。

容量计算考虑了两种状态：充电或容量增加 （CI）和放
电或容量减少 （CD）。只有当充电电流大于 NullCurr
参数值时，才会出现 CI 状态。否则，在待机和 （或）
放电的时候，都是 CD 状态。为了有效地在 CD 和 CI 两
个状态之间的转换，新状态至少需要保持
NChangeState 个测量周期。建议 NChangeState 的最
小值为 2。

无论在 CI 还是 CD 状态，都会计算自放电量并从总容量
值中减去该值。即使在充电的时候，电池中仍然会发生
自放电。PS810 中已经内建了自放电模型，并将其作为
温度和充电状态因子。

由于 PS810 也要从电池系统获取电流，引入另一个参数
值将这个微小电流消耗包括在容量计算中。
PwrConsumption 值反映了 IC 和相关电路的电流消
耗，其中相关电路包括安全监测电路 （如存在）。典型
值 31 反映了模块的标称功耗，包括 PS810 的典型功耗

（85 µA）。

每个测量周期电池增加或减少的总容量 （电荷的变化
值）可由下面的公式表示：

公式 4-1：

∆ 电荷 = Σi∆t （电流对时间积分）

- PwrConsumption *∆t

- 自放电 %*FCC

为了计算流出或进入电池的总电荷，需要准确地测量电
池电流并对其进行积分。根据查表值，容量可以根据放
电速率和温度进行调整。

4.2 放电结束

剩余容量由放电结束（EOD）电压点决定。该点的电压
值会根据温度和放电速率改变，因为这些因素会影响电
池的电压曲线和总容量。根据放电速率和温度，EOD 电
压查找表可以预测放电结束的电压值。

PS810 可以持续地监测温度和放电速率，并将查找表中
的 EOD 电压实时地更新。当在 EODRecheck 个测量周
期（500 ms）内，测得的电池电压低于 EOD 电压时，
会产生有效的 EOD。当出现有效的 EOD 时，

BatteryStatus

中的 FULLY_DISCHARGED 位被置 1。

4.3 容量再学习

为了保持准确的容量预测能力，在每次放电时，即在以
前的有效全充电 EOC 之后达到有效的 EOD 时，
FullCapacity 值都要再学习。如果在达到有效 EOD 之
前是不完全充电，将不进行再学习。除非周期小于

RLCycles，否则 FCC 的新值和原值之差将被限制在
256 mAh 之内。

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