LTC6802
FEATURES
N Measures up to 12 Li-Ion Cells in Series (60V Max)
n Stackable Architecture Enables gt;1000V Systems
n 0.25% Maximum Total Measurement Error
n 13ms to Measure All Cells in a System
n Cell Balancing:
On-Chip Passive Cell Balancing Switches
Provision for Off-Chip Passive Balancing
n Two Thermistor Inputs Plus On-board
Temperature Sensor
n 1MHz Serial Interface with Packet Error Checking
n High EMI Immunity
n Delta Sigma Converter With Built In Noise Filter
n Open Wire Connection Fault Detection
n Low Power Modes
n 44-Lead SSOP Package
DESCRIPTION
The LTCR6802-1 is a complete battery monitoring IC that includes a 12-bit ADC, a precision voltage reference, a high voltage input multiplexer and a serial interface. Each LTC6802-1 can measure up to 12 series connected battery cells with an input common mode voltage up to 60V. Using a unique level-shifting serial interface, multiple LTC6802-1 devices can be connected in series, without optocouplers or isolators, allowing for monitoring of every cell in a long string of series-connected batteries.
When multiple LTC6802-1 devices are connected in series they can operate simultaneously, permitting all cell voltages in the stack to be measured within 13ms.
To minimize power, the LTC6802-1 offers a measure mode to monitor each cell for over voltage and under voltage conditions. A standby mode is also provided.
Each cell input has an associated MOSFET switch for discharging overcharged cells.
The related LTC6802-2 offers an individually addressable
serial interface.
PIN FUNCTIONS
CSBO (Pin 1): Chip Select Output (Active Low). CSBO is a buffered version of the chip select input, CSBI. CSBO drives the next IC in the daisy chain. See Serial Port in the Applications Information section.
SDOI (Pin 2): Serial Data I/O Pin. SDOI transfers data to and from the next IC in the daisy chain. See Serial Port in the Applications Information section.
SCKO (Pin 3): Serial Clock Output. SCKO is a buffered version of SCKI. SCKO drives the next IC in the daisy chain.See Serial Port in the Applications Information section.
V (Pin 4): Tie pin 4 to the most positive potential in the battery stack. Typically V is the same potential as C12.
C12, C11, C10, C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2, C1 (Pins5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27): C1 through C12 are the inputs for monitoring battery cell voltages.Up to 12 cells can be monitored. The lowest potential is
tied to pin V–. The next lowest potential is tied to C1 and so forth. See the figures in the Applications Information section for more details on connecting batteries to the LTC6802-1.The LTC6802-1 can monitor a series connection of up to 12 cells. The LTC6802-1 cannot monitor parallel combinations of series cells. For example, 3 parallel groups of 4 series cells are not allowed.
S12, S11, S10, S9, S8, S7, S6, S5, S4, S3, S2, S1 (Pins6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28): S1 though S12 pins are used to balance battery cells. If one cell in a series becomes over charged, an S output can be used to discharge the cell. Each S output has an internal N-channel MOSFET for discharging. See the Block Diagram. The NMOS has a maximum on resistance of 20Omega;. An external resistor should be connected in series with the NMOS to dissipate heat outside of the LTC6802-1 package. When using the internal MOSFETs to discharge cells, the die temperature should be monitored. See Power Dissipation and Thermal Shutdown in the Applications Information section.The S pins also feature an internal 10k pull-up resistor. This
allows the S pins to be used to drive the gates of external MOSFETs for higher discharge capability.
V– (Pin 29): Connect V– to the most negative potential in
the series of cells.
NC (Pin 30): Pin 30 is internally connected to V– through
10Omega;. Pin 30 can be left unconnected or connected to pin
29 on the PCB.
VTEMP1, VTEMP2 (Pins 31, 32): Temperature Sensor Inputs.The ADC measures the voltage on VTEMPx with respect to V– and stores the result in the TMP registers. The ADC measurements are relative to the VREF pin voltage. Therefore a simple thermistor and resistor combination connected to the VREF pin can be used to monitor temperature. The VTEMP inputs can also be general purpose ADC inputs. Any voltage from 0V to 5.125V referenced to V– can be
measured.
VREF (Pin 33): 3.075V Voltage Reference Output. This pin should be bypassed with a 1mu;F capacitor. The VREF pin can drive a 100k resistive load connected to V–. Larger loads should be buffered with an LT6003 op amp, or similar
device.
VREG (Pin 34): Linear Voltage Regulator Output. This pin should be bypassed with a 1mu;F capacitor. The VREG pin is capable of supplying up to 4mA to an external load. The VREG pin does not sink current.
TOS (Pin 35): Top of Stack Input. Tie TOS to VREG when the LTC6802-1 is the top device in a daisy chain. Tie TOS to V– when the LTC6802-1 is any other device in a daisy chain. When TOS is tied to VREG, the LTC6802-1 ignores
the SDOI input. When TOS is tied to V–, the LTC6802-1 expects data to be passed to and from the SDOI pin.
MMB (Pin 36): Monitor Mode (Active Low) Input. When MMB is low (same potential as V–), the LTC6802-1 goes into monitor mode. See Modes of Operation in the Applications Information section.
WDTB (Pin 37): Watchdog Timer Output (Active Low).If there is no activity on the SCKI pin for 2 seconds
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LTC6802芯片介绍
1、特点：
可测量多达12个锂离子电池电池组的电压（最高电压不超过60V）
可堆叠式架构使得测量1000 V系统成为可能
最高0.25%的总测量误差
电池平衡：片上被动电池平衡开关、片外被动平衡监测
双热敏电阻输入、板上温度传感器
带PEC校验的1MHz高速串口
抗电磁干扰
带噪声滤波器的Delta-Sigama转换器
开线连接错误检测
低功耗模式
44-引脚SSOP封装
2、说明
LTC6802-1是一个完整的带12位模数转换，精确电压参考，高压多路输入和串行接口的电池电压检测芯片。在输入普通模式下，LTC6802-1最多能测量串连到一起的12个总电压不超过60V的电池单体电压。通过一种特殊的电平移动串口，在没有光耦和隔离器的情况下，多个LTC6802-1能连接起来监视链状电池组中每一个单体的电压。
当多个LTC6802-1连接到一起时，它们能同时工作以保证所有电池堆栈里的电池能在13ms内得到测量。
为降低功耗，LTC6802-1提供了一种只监测电池单体是否过压或欠压的模式；另外LTC6802-1还具有待机模式。
每一个电池输入配备一个相连的MOSFET开关以对过充电池进行放电。
同一序列的产品LTC6802-2还提供了一个可独立寻址的串口。
3、引脚功能
图1芯片引脚图
CSBO(Pin 1)：片选输出（低电平有效）。CSBO是片选信号输入CSBI的缓冲。在链式结构中，CSBO用于驱动下一个芯片。
SDIO（Pin 2）：串行数据输入/输出引脚。在链式结构中，SDIO用于从上一个芯片接受数据或将传送至下一个芯片。
SCKO（Pin 3）：串行时钟输出。SCKO是串行时钟输入SCKI的缓冲。在链式结构中SCKO用于驱动下一个芯片。
V (Pin 4):在使用中，需将Pin 4与电池堆栈的最高位相连接，典型情况下，V 与C12电势相同。
C112,C11,C10,C9,C8,C7,C6,C5,C4,C3,C2,C1(Pin5,7,,9,11,13,15,17,19,
21,23,25,27):C1到C12为监测电池单体电压的输入端lsquo;
一片LTC6802-1芯片最多可监测12个电池单体。在电池堆栈中，最低电势与V-引脚相连，下一个最低电势与下一个芯片的C1引脚相连，如此往复。细节和S12,S11,S10,S9,S8,S7,S6,S5,S4,S3,S2,S1(Pins6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28)：S1到S12用于平衡电池电压。当电池组中的某个电池单体出现过压时,S引脚将用与对这个电池单体放电。每个S引脚内部含有一个用于放电的N沟MOSFET。NMOS内部阻抗可达到20欧姆，在实际使用中须使用外部电阻以散失NMOS因放电而产生的热量。当使用内部MOSFET对电池单体进行放电时，应该对芯片内部温度进行监测。
S引脚也相当与一个阻值，为10K的内部上拉电阻，因此S引脚可用于驱动外部MOSFET的门电路以获得更强的放电性能。
V-（Pin 29）：使用中须将此引脚与电池组中的最低电势相连。
NC（Pin 30）：30引脚在芯片内部通过一个10欧姆的电阻与V-相连。此引脚可置空或与PCB板上的引脚29相连。
Vtemp1，Vtemp2（Pins 31，32）：温度传感器输入引脚。ADC（摸数转换器）测量引脚Vtempx相对与引脚V-电压值并将结果保存到TMP寄存器中。ADC的测量是相对于VREF引脚的电压进行的，因此一个简单的热敏电阻和电阻的组合被连接在VREF引脚以监测温度。VTEMP输入也可当做是一个通用的ADC输入。如何相对与V-范围在0V-5.125V之间的电压均可被测量。
VREF（Pin 33）：3.075V电压参考输出。此引脚需要1uf的电容旁路。此引脚可驱动连接到V-引脚上的100K阻值外部负载。更大的负载如果要连接到此引脚上需要运放LT6003或类似设备进行缓冲。
VREG(Pin 34):线性稳压器输出。此引脚需要用1uf的电容旁路。此引脚可为外部负载提供4mA电流。此引脚不会出现电流反向现象。
TOS（Pin 35）：堆栈顶部输入。当LTC6802-1是堆栈中最顶部的芯片时，需要将TOS与VREG相连，其他LTC6802-1的TOS引脚与V-引脚相连。当TOS与VREG相连时，SDIO引脚的输入将被LTC6802-1忽略。当TOS与V-相连时，LTC6802-1等待由SDIO引脚传送的数据。
MMB（Pin 36）：监视模式输入（低电平有效）。当MMB处于低电平时（与V-电势相同），LTC6802-1进入监视模式。
WDTB（Pin 37）：看门狗计时器输出引脚(低电平有效）。当SCKI引脚连续2s没有反应时，WDTB输出有效。WDTB是一个开路漏极NMOS输出。当引脚有效时，此引脚输出低电平至V-并复位LTC6802-1的配置寄存器。看门狗计时器的功能可通过将配置寄存器中的WTDEN位置零关闭。
GPIO1，GPIO2（Pin 38，Pin 39):通过输入/输出。此引脚的使用取决于MMB引脚的状态。
当MMB引脚为高电平时，此引脚作为普通的GPIO引脚使用。向GPIO配置寄存器位写入“0”可激活开路漏极输出，同时此引脚电平将与V-相同。向GPIO配置寄存器位写入“1”可将此引脚至于高阻态，此时需要一个外部电阻将此引脚与VREG相连。
通过读取配置寄存器中的GPIO1，GPIO2位，可知道此引脚的工作状态。
当MMB引脚为低时，GPIO引脚和WDTB引脚被作为确定监视电池数的输入引脚使用。
VMODE（Pin 40）：电压模式输入。当VMODE和VREG相连时，SCKI，SDI，SDO和CSBI引脚配置为电压输入输出使用。这意味着这些引脚将满足标准TTL逻辑电平。当LTC6802-1处于链式结构最下端时需要将VMODE和VREG相连。
当VMODE和V－相连时，SCKI，SDI和CSBI引脚配置为电流输入输出引脚使用，SDO不使用。当LTC6802-1不处于链式结构最下端（被另一个LTC6802-1驱动）时需要将VMODE和V-相连。
SCKI(Pin 41）：串行时钟输入。当VMODE和VREG相连时，此引脚与任意逻辑电平相连。当VMODE和V－相连时，SCKI引脚必须被另一个LTC6802-1的SCKO引脚驱动。
SDI（Pin 42）：串行数据输出。当VMODE和VREG相连时，此引脚与任意逻辑门相连。当VMODE与V－相连时，SDI引脚必须被另一个LT6802-1的SDIO引脚驱动。
SDO（Pin 43）：串行数据输出。当VMODE和VREG相连时，此引脚为NMOS开路漏极输出。当VMODE和V-相连时，此引脚不使用。
CSBI（Pin 44）：片选输入（低电平有效）。当VMODE和VREG相连时，此引脚与任意逻辑门(TTL电平）相连。当VMODE和V-相连时，CSBI引脚必须被另一个LTC6802-1的CSBO引脚驱动。
4、工作原理
图2 时序图
LTC6802-1是一个能测量12个串联电池单体电压的数据获取芯片。一个多路器将电池单体与一个12位delta-sigma模数转换器相连。通过内部10ppm的电压参考和ADC的组合，LTC6802-1能获得非常高的测量精度。
LTC6802-1与主处理器之间的通信是由一个兼容式串行接口完成的。在堆栈中，各个LTC6802-1芯片能通过简单的二极管隔离将数据进行上下传递。
LTC6802-1包含有电压平衡电路。内部的MOSFET能用于对电池单体进行放电，同时也能控制外部的电压平衡电路。是否开启内部MOSFET进行放电不是由LTC6802-1决定，而是通过主控制器进行控制。主控制器通过向LTC6802-1内部的配置寄存器写值来控制开关。如果LTC6802-1与主控制器之间的通信被打断，可通过看门狗计时器关闭放电开关。
5、开路连接检测
图3
开路连接检测算法能保证开路不被误读为一个有效的电池单体电压读入。
没有外部噪声滤波器，ADC的内部输入阻抗引起的开路将会产生一个近乎为零的数据读入，内部电流源将用于判断线路是否开路。
6、测量时放电
当测量电池电压时，基本电池电压模数测量命令(STCVAD和STOWAD）会自动关闭电池的放电开关。被测量电池上下的电池放电开关也会被关闭。例如，对电池5进行电压测量，放电开关S4，S5和S6将关闭。
在某些系统中可能需要对电池进行电压测量的时候允许放电操作。电池电压模数转换命令STCVDC和STOWDC可以开启在电池电压测量时被关闭的放电开关。这个功能使得系统可以实施一个自我测试以验证放电功能和多路输出操作是否正常。
当对所有电池单体使用STCVDC命令（命令0X60）时，正在放电的电池下面的电池的电压返回值将接近0。为了避免在使用此命令后对电池单体电压造成误读，有两种推荐方法：
- 对所有电池单体使用STCVDC命令（命令0X60）时，保证只有一个电池单体在放电。此电池下面的电池的电压返回值为无效，其读取值接近0。其他电池单体，包括正在放电的电池单体，电压读取值有效。
- 使用电池单体放电允许命令（STCVDC命令0X61到0X60），只开启需要测量电压的电池单体的放电开关。正在测量和放电的电池单体其电压读取值有效。
当欠压和过压比较测量时，所有放电开关将自动关闭。
7、A/D转换器数字自测
两个自测命令将用于验证ADC的数字部门的功能是否正常。自测命令也用于电池电压寄存器和温度监视寄存器。在这些测试中，一个测试信号将被用于ADC。如果电路合理工作，所有电池电压和温度寄存器将会包含验证码。自测方式1寄存器内包含x555，自测方式2寄存器内包含0xAAA。自测占用的时间和测量所有电池单体或测温度传感器的时间相同。
- 功率消耗和热关闭
过度的热将会使芯片内部温度升高。芯片的电性能需要在85摄氏度之下才能得到保证。芯片内部温度低于105摄氏度，测量精度不会受到影响。芯片内部温度达到150摄氏度时，芯片将损坏。因此芯片内部最高温度不应超过125摄氏度。
图4
为防止LTC6802-1因过热而损坏，芯片内置了一个热关闭电路。只有当使用放电开关散失大量功率或芯片使用电流模式的串口通信频繁时过热才会发生，V 和V-之间的电压过大或系统的热传到性能不好会加重过热现象。
热关闭电路在芯片处于非待机模式时开启。对于LTC6802-1，热关闭电路在任意电流模式的输入输出为下降或上升电流时也能开启。如果检测到的温度超过145摄氏度，配置寄存器将会被复位至默认状态，所有放电开关和模数转换关闭。同时，LTC6802-1的电流模式串口只有在过热状态消除后才能会恢复。当热关闭发生时，温度寄存器组中的THSD位变高。当使用RDTMP命令读取温度寄存器中的值时，此位被清空。
9、电池单体数少于12时使用LTC6802-1
LTC6802-1最少可用于监测4个电池。最少电池的数量由LTC6802-1对电压的需求决定。所有电池单体电压适合必须大于10V以保证芯片的电气功能能够得到保证。
10、使用通用输入输出引脚
LTC6802-1拥有两个通用数字输入输出引脚。通过向GPIO配置寄存器位写入一个逻辑低电平，漏极开路输出能被激活。GPIO使得用户可以开启或关闭LTC6802-1周围的电路。
当向GPIO配置寄存器位写入一个逻辑高电平时，GPIO引脚可以作为输入引脚，其读取的返回值即为GPIO引脚的逻辑电平。
当MMB处于低电平时，GPIO引脚和WDTB引脚作为设定检测电池单体数量的输入参见“监视模式”。
11、看门狗计时器电路
LTC6802-1包含一个内部看没狗计时器电路。如果SCKI引脚连续2s没有活动，WDTB漏极开路输出将被置低。WDTB引脚保持低电平直到监测到SCKI引脚有跳边发生。
当看门狗电路即时结束时，配置寄存器将会被置于默认状态。
在上电状态时，S引脚输出关闭。因此，当芯片与MPU的通信中断时，看门狗计时器提供了一种可以关闭电池放电的方法。即时结束后，芯片进入最小功耗的待机模式。需要注意此时从外部将WDTB引脚置低不能重设配置寄存器。
配置寄存其中的WDTEN允许用户关闭看门狗计时器。WDTEN的默认值是1，此时看门狗处于开启状态。
当MMB为低电平时，看门狗计时器关闭。
当读取配置寄存器时，字节CNFGO的第7位将会反映WDTB引脚的状态，而与写入WDTEN位的值无关。因此，如果通过向WDTEN位的值无关。因此，如果通过向WDTEN位写入0关闭看门狗，WDTB可以作为通用输入引脚，此时读取WDTEN位其返回值即为WDTEN引脚的输入值。
12、校验码
温度寄存器组包含3位校验码。如果用户觉得通过软件对设备进行校验有必要，可以联系厂家以获取更多支持信息。否则，此校验码将会被忽略。然后在所有的情形下，当计算包错误校验码时，所有位
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