本應用筆記向讀者推薦使用達拉斯半導體DS2438電池監測器的鋰離子/聚合物電池組電路參考設計。特別強調DS2438在電池組中相對于電池單元和鋰離子保護電路的放置。解釋了為什么必須解決這個問題以確保電池組的正確和安全操作。此外，還討論并詳細描述了ESD保護的注意事項和組件選擇。

概述

本應用筆記介紹了基于DS2438的鋰離子電池組的低側n溝道安全FET的實現。本文介紹了一個專注于Li+電池安全性和ESD硬度的參考設計。ESD保護元件推薦用于DS2438直接連接在電池上、電路中存在保護FET、器件接地可能懸空的應用。本文還考慮了保護電路如何影響DS2438的工作范圍和A/D精度。

Li+安全注意事項

將首先考慮安全性。Dallas建議，安全FET的Li+電池側不應存在電路。這種連接可能會繞過安全FET，從而危及電池組的整體安全性。圖 1 顯示了這種情況的示例。

圖1.如果達拉斯芯片位于電池側，則繞過安全FET的潛在充電路徑。

DS2438的n溝道漏極開路DQ輸出驅動器的漏極至體二極管可以通過器件提供一條充電路徑（如圖1所示），該路徑將繞過保護FET。僅當V之間的電位差時，該傳導路徑才會存在CHΦDQ大于二極管壓降，大于V之和細胞以及R1兩端的壓降。雖然這種情況不太可能發生，但如果DS2438連接在安全FET的電池側，它確實說明了繞過安全電路的可能方法。因此，Dallas建議將DS2438連接在安全FET的端子側，除非Li+電池制造商另有建議。

達拉斯參考設計

下圖2所示為DS2438相對于低側n溝道安全FET的推薦方案。此外，Dallas推薦的無源器件主要用于保護DS2438免受ESD損壞。每個設備提供的保護如下所述：

圖2.推薦用于具有低側n溝道保護FET的單節Li+電池組的原理圖。

電容 C1 在 Vcc上只是一個高頻旁路帽。建議使用 0.1 μF。

VCC上的齊納二極管D1有兩個用途。它箝位在齊納電壓下，因此ESD和開關瞬變不會通過VCC損壞達拉斯芯片。在正向偏置區域，它鉗位在 0.7 伏左右，從而不允許 VCC 比 GND 低 0.7 伏以上，這在 CHarge 和 DIScharge FET 均為高阻抗時是可能的。選擇大于應用最大電池電壓但低于DS10的0.2438 V額定值的齊納電壓。齊納值介于 5.1 V 和 10.0 V 之間是圖 2 所示電路的理想選擇。

電阻R1與Vcc串聯限制通過器件和保護齊納D1的電流。建議最小R1值為510Ω，以便在接地浮動（禁用CHarge和DIScharge）的情況下提供保護。如果電路沒有充電保護，并且GND永遠不會處于浮動狀態，則建議R1值至少為330Ω。由于DS2438的最大有功電流為100 μA，因此最差情況為50 mV。

齊納二極管D2對DQ執行的功能與D1對Vcc執行的功能相同.選擇大于應用的通信邏輯高電平的齊納值，但低于 DQ 的 5.5 V 最大額定值。如果應用程序不允許浮動接地條件，則不需要此組件。

與DQ串聯的電阻R2限制通過DQ和GND內部連接的大型ESD保護二極管以及通過外部保護二極管D2的電流。建議R2值至少為330Ω（如果接地永遠不會浮動，則為100Ω），但要考慮DQ上拉電阻的大小（通常安裝在主機系統中）以及DQ和主機的I/O規格 處理器，然后再設置此值。

與VAD串聯的電阻R3限制通過Vcc的另一個可能的ESD路徑的電流.建議R510的值至少為3Ω。在選擇R3值時，請考慮可能的壓降和由此產生的A/D不準確性。

總之，本應用筆記考慮了DS2438在鋰離子電池組中的應用，該電池組通常采用低側n溝道安全FET。Dallas建議DS2438連接在安全FET的端子側，這樣就不會有繞過FET的潛在充電路徑。建議使用參考設計，包括提高電池組ESD硬度的無源元件，以滿足IEC1000-4-2型號（±8kV直接接觸，±15kV空氣）的要求。