LTC6803-1/ LTC6803-3
多節電池的
電池組監視器
特 點
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描 述
可測量多達 12 節串聯電池的電壓
可堆疊式架構
可支持多種化學電池和超級電容器
至相鄰器件的串行接口菊式鏈接
0.25% 的最大總測量誤差
專門針對符合 ISO26262 標準的繫統進行設計
可用 13ms 完成一個繫統中所有電池的測量
無源電池平衡：
– 集成電池平衡 MOSFET
– 能夠驅動外部平衡 MOSFET
內置溫度傳感器和熱敏電阻輸入
具有數據包誤差檢驗功能的 1MHz 串行接口
可在電池隨機連接的情況下保持安全
內置自測試功能電路
具有內置噪聲濾波器的 ΔΣ 轉換器
導線開路連接故障檢測
12μA 待機模式電源電流
抗 EMI 的能力高
44 引腳 SSOP 封裝
LTC®6803 是第二代的完整電池監視 IC，內置一個 12 位
ADC、一個精準型電壓基準、一個高電壓輸入多路復用器
和一個串行接口。每個 LTC6803 能夠測量多達 12 節串接
電池或超級電容器的電壓。通過運用一個獨特的電平移位
串行接口，可以把多個 LTC6803-1/LTC6803-3 器件串聯
起來 (無需使用光耦合器或隔離器)，以監測長串串接電池
中每節電池的電壓。每個電池輸入具有一個相關聯的
MOSFET 電源開關，用於對過度充電的電池進行放電。
LTC6803-1 在內部將電池組的底端與 V－ 相連。該器件的
引腳與 LTC6802-1 兼容，從而提供了一款直接替代型的升
級方案。LTC6803-3 則把電池組的底端與 V－ 分開，故而
改善了第一節電池 (cell 1) 的測量準確度。
LTC6803 提供了一種用於將電源電流減小至 12μA 的待機
模式。此外，LTC6803 還可從一個隔離型電源來供電，因
而提供了一種將電池組耗電減小至零的方法。
對於要求可單獨尋址的串行通信的應用，請參考
LTC6803-2/LTC6803-4。
應 用
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電動汽車和油電混合動力汽車
高功率便攜式設備
後備電池繫統
電動自行車、摩托車、單腳滑行車
、LT、LTC、LTM、Linear Technology 和 Linear 標識是凌力爾特公司的注冊商標。所有
其他商標均為其各自擁有者的產權。
典型應用
V+
LTC6803-3
DIE TEMP
+
MUX
12-CELL
BATTERY
1mA
100µA
REGISTERS
AND
CONTROL
+
電源電流與操作模式的關繫曲線
SERIAL DATA
TO LTC6803-3
ABOVE
50V
12-BIT
∆Σ ADC
ISOLATED
DC/DC
CONVERTER
+
VOLTAGE
REFERENCE
NEXT 12-CELL
PACK BELOW
V–
100k NTC
EXTERNAL
TEMP
12V
SUPPLY CURRENT
NEXT 12-CELL
PACK ABOVE
10µA
1µA
100nA
10nA
SERIAL DATA
TO LTC6803-3
BELOW
1nA
100k
680313 TA01a
HW
SHUTDOWN
STANDBY
MEASURE
680313 TA01b
680313f
1
LTC6803-1/ LTC6803-3
絕對最大額定值 ( 注 1)
總電源電壓 (V+ 至 V－) ............................................75V
輸入電壓 (相對於 V－)
C0 .........................................................–0.3V 至 8V
C12 .....................................................–0.3V 至 75V
Cn (注 5) .........................–0.3V 至 Min (8•n，75V)
Sn (注 5) .........................–0.3V 至 Min (8•n，75V)
CSBO、SCKO、SDOI ..........................–0.3V 至 75V
所有其他引腳..........................................–0.3V 至 7V
輸入之間的電壓
Cn 至 Cn – 1 ..........................................–0.3V 至 8V
Sn 至 Cn – 1..........................................–0.3V 至 8V
C12 至 C8............................................–0.3V 至 25V
C8 至 C4..............................................–0.3V 至 25V
C4 至 C0..............................................–0.3V 至 25V
工作溫度範圍
LTC6803I...........................................–40°C 至 85°C
LTC6803H .......................................–40°C 至 125°C
規定溫度範圍
LTC6803I...........................................–40°C 至 85°C
LTC6803H .......................................–40°C 至 125°C
結溫..................................................................... 150°C
貯存溫度範圍 ........................................–65°C 至 150°C
注：n = 1 至 12
引腳配置
LTC6803-1
LTC6803-3
TOP VIEW
TOP VIEW
CSBO
1
44 CSBI
CSBO
1
44 CSBI
SDOI
2
43 SDO
SDOI
2
43 SDO
SCKO
3
42 SDI
SCKO
3
42 SDI
V+
4
41 SCKI
V+
4
41 SCKI
C12
5
40 VMODE
C12
5
40 VMODE
S12
6
39 GPIO2
S12
6
39 GPIO2
C11
7
38 GPIO1
C11
7
38 GPIO1
S11
8
37 WDTB
S11
8
37 WDTB
C10
9
36 NC
C10
9
36 TOS
S10 10
35 TOS
S10 10
35 VREG
C9 11
34 VREG
C9 11
34 VREF
S9 12
33 VREF
S9 12
33 VTEMP2
C8 13
32 VTEMP2
C8 13
32 VTEMP1
S8 14
31 VTEMP1
S8 14
31 NC
C7 15
30 NC
C7 15
30 V–
S7 16
29
V–
S7 16
29 C0
C6 17
28 S1
C6 17
28 S1
S6 18
27 C1
S6 18
27 C1
C5 19
26 S2
C5 19
26 S2
S5 20
25 C2
S5 20
25 C2
C4 21
24 S3
C4 21
24 S3
S4 22
23 C3
S4 22
23 C3
G PACKAGE
44-LEAD PLASTIC SSOP
G PACKAGE
44-LEAD PLASTIC SSOP
TJMAX = 150°C, θJA = 70°C/W
TJMAX = 150°C, θJA = 70°C/W
680313f
2
LTC6803-1/ LTC6803-3
訂購信息
無鉛塗層
卷帶
器件標記 *
封裝描述
溫度範圍
LTC6803IG-1#PBF
LTC6803IG-1#TRPBF
LTC6803G-1
44 引腳塑料 SSOP
–40°C 至 85°C
LTC6803IG-3#PBF
LTC6803IG-3#TRPBF
LTC6803G-3
44 引腳塑料 SSOP
–40°C 至 85°C
LTC6803HG-1#PBF
LTC6803HG-1#TRPBF
LTC6803G-1
44 引腳塑料 SSOP
–40°C 至 125°C
LTC6803HG-3#PBF
LTC6803HG-3#TRPBF
LTC6803G-3
44 引腳塑料 SSOP
–40°C 至 125°C
對於規定工作溫度範圍更寬的器件，請咨詢凌力爾特公司。* 溫度等級請見集裝箱上的標識。
有關非標準的含鉛塗層器件的信息，請咨詢凌力爾特公司。
如需了解更多有關無鉛器件標記的信息，請登錄：http://www.linear.com.cn/leadfree/
如需了解更多有關卷帶規格的信息，請登錄：http://www.linear.com.cn/tapeandreel/
電特性
符號
凡標注 • 表示該指標適合整個工作溫度範圍，否則僅指 TA = 25°C。V+ = 43.2V，V – = 0V，除非特別注明。
參數
條件
最小值
電源電壓，V+ 相對於 V –
VERR 規格得到滿足
時序規格得到滿足
典型值
最大值
單位
DC 規格
VS
VLSB
VERR
10
4
55
55
V
V
mV/位
測量分辨率
ADC 的量化
ADC 偏移
(注 2)
–0.5
0.5
mV
ADC 增益誤差
(注 2)
–0.12
–0.22
0.12
0.22
%
%
總測量誤差
(注 4)
1.5
VCELL = –0.3V
VCELL = 2.3V
VCELL = 2.3V
VCELL = 3.6V
VCELL = 3.6V，LTC6803IG
VCELL = 3.6V，LTC6803HG
VCELL = 4.2V
VCELL = 4.2V，LTC6803IG
VCELL = 4.2V，LTC6803HG
VCELL = 5V
2.3V < VTEMP < 4.2V，LTC6803IG
2.3V < VTEMP < 4.2V，LTC6803HG
–2.8
–5.1
–4.3
–7.9
–9
–5
–9.2
–10
–9.2
–10
±2.5
±3
2.8
5.1
4.3
7.9
9
5
9.2
10
9.2
10
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
mV
VCELL
電池電壓範圍
全標度電壓範圍
–0.3
5
V
VCM
共模電壓範圍
(相對於 V – 的測量值)
輸入 Cn 的範圍 < 0.25% 增益誤差，
n = 2 至 11，LTC6803IG
1.8
5•n
V
0
5
V
1.8
5•n
V
0
5
V
輸入 C0，C1 的範圍 < 0.25% 增益誤差，
LTC6803IG
輸入 Cn 的範圍 < 0.5% 增益誤差，
n = 2 至 11，LTC6803HG
輸入 C0，C1 的範圍 < 0.5% 增益誤差，
LTC6803HG
芯片溫度測量誤差
VREF
基準引腳電壓
125°C 時的測量誤差
RLOAD = 100k 至
V–
基準電壓溫度繫數
基準電壓熱遲滯
基準電壓長期漂移
5
3.020
3.015
3.065
3.065
8
25°C 至 85°C 和 25°C 至 –40°C
°C
3.110
3.115
V
V
ppm/°C
100
ppm
60
ppm/√kHr
680313f
3
LTC6803-1/ LTC6803-3
電特性
凡標注 • 表示該指標適合整個工作溫度範圍，否則僅指 TA = 25°C。V+ = 43.2V，V – = 0V，除非特別注明。
符號
參數
VREF2
第二基準電壓
VREG
穩壓器引腳電壓
條件
10V < V+ < 50V，無負載
ILOAD = 4mA
穩壓器引腳短路限值
IB
輸入偏置電流
IS
電源電流，測量模式
(注 7)
IQS
電源電流，待機
ICS
ISD
IOW
電源電流，串行 I/O
最小值
典型值
最大值
2.25
2.1
2.5
2.5
2.75
2.9
V
V
4.5
4.5
5.0
5.0
5.5
V
V
8
引腳 C1 至 C12 的輸入 / 輸出
當測量電池電壓時
當不測量電池電壓時
測量電池電壓時流入 V+ 引腳的電流
連續測量 (CDC = 2)
連續測量 (CDC = 2)
每 130ms 測量一次 (CDC = 5)
每 500ms 測量一次 (CDC = 6)
每 2s 測量一次 (CDC = 7)
待機模式中流入 V+ 引腳的電流，所有串行端口
引腳均處於邏輯 “1”
LTC6803IG
LTC6803HG
串行通信期間流入 V+ 引腳的電流，
所有串行端口引腳均處於邏輯 “0”。
VMODE = “0”，該電流被加至 IS 或 IQS
LTC6803IG
LTC6803HG
電源電流，硬件停機
流出 V – 的電流，VC12 = 43.2V，V+ 浮動
(注 8)
放電接通電阻
VCELL > 3V (注 3)
用於導線開路檢測的電流
–10
單位
mA
1
10
µA
nA
620
600
190
140
55
780
780
250
175
70
1000
1150
360
250
105
µA
µA
µA
µA
µA
8
12
16.5
µA
6
6
12
12
18
19
µA
µA
3.1
3.9
4.3
mA
3
3
3.9
3.9
4.5
4.9
mA
mA
0.001
1
µA
20
Ω
140
µA
10
70
110
熱停機溫度
145
°C
熱停機遲滯
5
°C
電壓模式時序規格
tCYCLE
測量循環
測量 12 節電池的電壓所需的時間
測量 10 節電池的電壓所需的時間
測量 3 節電池的溫度所需的時間
測量 1 節電池的電壓或溫度所需的時間
11
9
2.8
1.0
13
11
3.4
1.2
15
13
4.1
1.4
ms
ms
ms
ms
t1
SDI 有效至 SCKI 上升建立
10
ns
t2
SDI 有效至 SCKI 上升保持
250
ns
t3
SCKI 低電平
400
ns
t4
SCKI 高電平
400
ns
t5
CSBI 脈衝寬度
400
ns
t6
CSBI 下降至 SCKI 上升
100
ns
t7
CSBI 下降至 SDO 有效
100
ns
t8
SCKI 下降至 SDO 有效
250
時鐘頻率
1
看門狗定時器超時周期
1
ns
MHz
2.5
秒
時序規格
tPD1
CSBI 至 CSBO
CCSBO = 150pF
600
ns
tPD2
SCKI 至 SCKO
CSCKO = 150pF
300
ns
tPD3
SDI 至 SDOI 寫延遲
CSDOI = 150pF
300
ns
tPD4
SDI 至 SDOI 讀延遲
CSDO = 150pF
300
ns
680313f
4
LTC6803-1/ LTC6803-3
電特性
符號
凡標注 • 表示該指標適合整個工作溫度範圍，否則僅指 TA = 25°C。V+ = 43.2V，V – = 0V，除非特別注明。
參數
條件
最小值
典型值
最大值
單位
電壓模式數字 I/O
VIH
數字輸入電壓高
引腳 SCKI、SDI 和 CSBI
VIL
數字輸入電壓低
引腳 SCKI、SDI 和 CSBI
0.8
V
VOL
數字輸出電壓低
引腳 SDO，吸收 500μA 電流
0.3
V
IIN
數字輸入電流
VMODE、TOS、SCKI、SDI、CSBI
10
µA
2
V
電流模式數字 I/O
IIH1
數字輸入電流高
引腳 CSBI、SCKI、SDI (寫，引腳供電)
IIL1
數字輸入電流低
CSBI、SCKI、SDI (寫，引腳供電)
1000
IIH2
數字輸入電流高
SDOI (讀，引腳吸收電流)
1000
IIL2
數字輸入電流低
SDOI (讀，引腳吸收電流)
3
10
µA
µA
µA
10
µA
IOH1
數字輸出電流高
CSBO、SCKO、SDOI (寫，引腳吸收電流)
1000
IOL1
數字輸出電流低
CSBO、SCKO、SDOI (寫，引腳吸收電流)
1000
1300
1600
µA
IOH2
數字輸出電流高
SDI (讀，引腳供電)
1000
1300
1600
µA
IOL2
數字輸出電流低
SDI (讀，引腳供電)
3
10
µA
注 1：高於 “絕對最大額定值” 部分所列數值的應力有可能對器件造成永久性的
損害。在任何絕對最大額定值條件下暴露的時間過長都有可能影響器件的可靠
性和使用壽命。
µA
注 5：這些絕對最大額定值的適用前提是：輸入之間的電壓不超過絕對最大額
定值。
注 2：ADC 規格指標由總測量誤差 (VERR) 規格提供保證。
注 6：電源電流在連續測量期間進行測試。周期性測量 (130ms、500ms、2s
間隔) 過程中的電源電流由設計提供保證。
注 3：由於生產測試儀觸點電阻的原因，該規格指標是按照寬松的限值進行測
試的。20Ω 限值由設計提供保證。
注 7：CDC = 5、6 和 7 的電源電流未進行測量。它們由 CDC = 2 電源電流測
量來保證。
注 4：VCELL 指的是施加在 Cn 至 Cn –1 (n = 1 至 12) 兩端的電壓。VTEMP 指
的是施加在 VTEMP1 或 VTEMP2 和 V – 之間的電壓。
注 8：限值由高速自動化測試能力來決定。
典型性能特征
5
TA = 125°C
TA = 85°C
TA = 25°C
TA = –40°C
0
0
1.5
0
–1.5
–3.0
–4.5
電池測量誤差與輸入 RC 值的
關繫曲線
–5
–10
C = 0µF
C = 0.1µF
C = 1µF
C = 3.3µF
CELL 1, 13ms CELL MEASUREMENT
REPETITION
VCELL = 3.3V
–15
–20
–25
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
CELL INPUT VOLTAGE (V)
680313 G01
CELL VOLTAGE ERROR (mV)
3.0
電池測量誤差與輸入 RC 值的
關繫曲線
CELL VOLTAGE ERROR (mV)
TOTAL UNADJUSTED ERROR (mV)
4.5
電池測量誤差與電池輸入電壓的
關繫曲線
–30
0
1
2
3
7 8
4 5 6
INPUT RESISTANCE (kΩ)
9
10
680313 G02
CELLS 2 TO 12, 13ms CELL
MEASUREMENT REPETITION
VCELL = 3.3V
–5
–10
–15
–20
C = 0µF
C = 0.1µF
C = 1µF
C = 3.3µF
–25
–30
0
1
2
3
7 8
4 5 6
INPUT RESISTANCE (kΩ)
9
10
680313 G03
680313f
5
LTC6803-1/ LTC6803-3
典型性能特征
1
0
–2
–4
–6
–8
–12
–14
0.1
–0.8 –0.6 –0.4 –0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
V+ – VC12 (V)
VCELL = 3.6V
TA = 25°C
CELL2 ERROR vs VC1
CELL3 ERROR vs VC2
CELLn ERROR VS VCn–1,
n = 4 TO 12
–10
0
1
2
4
3
COMMON MODE VOLTAGE (V)
第 1 節電池的電壓測量誤差與
溫度的關繫曲線
0.25
–0.50
–1.25
–2.00
–50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130
TEMPERATURE (°C)
2.50
1.75
1.00
0.25
–0.50
–1.25
–2.00
–50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130
TEMPERATURE (°C)
0.1
–1.0 –0.8 –0.6 –0.4 –0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
VIN CELL6 (V)
1.75
1.00
0.25
–0.50
–1.25
–2.00
–50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130
TEMPERATURE (°C)
680313 G09
測量增益誤差遲滯
20
TA = 85°C TO 25°C
18
電池測量共模抑制
0
TA = –45°C TO 25°C
VCM(IN) = 5VP-P
72dB REJECTION
–10 CORRESPONDS TO
LESS THAN 1 BIT
–20 AT ADC OUTPUT
16
NUMBER OF UNITS
20
15
10
14
12
10
8
6
680313 G10
–40
–60
2
0
–250 –200 –150 –100 –50 0 50 100 150 200
CHANGE IN GAIN ERROR (ppm)
–30
–50
4
5
VCELL = 0.8V
V+ = 9.6V
4 SAMPLES
680313 G08
測量增益誤差遲滯
NUMBER OF UNITS
1
第 3 至 12 節電池的電壓測量誤差
與溫度的關繫曲線
VCELL = 0.8V
V+ = 9.6V
4 SAMPLES
680313 G07
25
CELL6
10
680313 G06
REJECTION (dB)
1.00
100
第 2 節電池的電壓測量誤差與
溫度的關繫曲線
CELL MEASUREMENT ERROR (mV)
CELL MEASUREMENT ERROR (mV)
VCELL = 0.8V
V+ = 9.6V
4 SAMPLES
5
ALL OTHER CELLS = 3V
680313 G05
680313 G04
1.75
電池測量誤差與電池電壓的
關繫曲線
1000
CELL VOLTAGE MEASUREMENT ERROR (mV)
10
2
電池電壓測量誤差與共模電壓的
關繫曲線
CELL MEASUREMENT ERROR (mV)
TA = 25°C
VCELL = 3.3V
CELL MEASUREMENT ERROR (mV)
CELL 12 MEASUREMENT ERROR (mV)
100
第 12 節電池的測量誤差與
V+ 的關繫曲線
0
–250 –200 –150 –100 –50 0 50 100 150 200
CHANGE IN GAIN ERROR (ppm)
680313 G11
–70
10
100
1k
10k 100k
FREQUENCY (Hz)
1M
10M
680313 G12
680313f
6
LTC6803-1/ LTC6803-3
典型性能特征
ADC 常態抑制與頻率的關繫曲線
ADC 積分非線性
0
2.0
–10
1.5
0.6
–40
–50
0.4
0.5
DNL (BITS)
INL (BITS)
–30
0
–0.5
–1.5
–70
–2.0
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
50
1
0
2
3
INPUT (V)
4
0
850
CDC = 2
CONTINUOUS CONVERSION
14
40
25
20
15
C12
10
10
8
6
4
C6
5
125°C
85°C
25°C
–40°C
2
C1
0
20 40 60 80 100 120
TEMPERATURE (°C)
10
0
20
40
30
SUPPLY VOLTAGE (V)
4.5
10 SAMPLES
10
5
0
–5
–10
0
25
60
700
125°C
85°C
25°C
–40°C
650
600
0
10
20
40
30
SUPPLY VOLTAGE (V)
50
75
100
TEMPERATURE (°C)
125
50
60
680313 G18
外部溫度測量總未調整誤差與輸入
的關繫曲線
內部芯片溫度測量誤差 (采用一個
8mV/°K 比例因子)
15
50
750
680313 G17
680313 G16
TOTAL UNADJUSTED ERROR (mV)
0
800
12
SUPPLY CURRENT (µA)
30
5
4
連續轉換期間電源電流與電源電壓的
關繫曲線
16
35
3
2
INPUT (V)
1
680313 G15
待機電源電流與電源電壓的
關繫曲線
CELL INPUT = 3.6V
E = (AMBIENT TEMP-INTERNAL
DIE TEMP READING) (°C)
CELL INPUT BIAS CURRENT (nA)
–1.0
5
680313 G14
待機和硬件停機期間的
電池輸入偏置電流
0
–40 –20
–0.2
–0.8
680313 G13
45
0
–0.6
SUPPLY CURRENT (µA)
10
0.2
–0.4
–1.0
–60
ADC 微分非線性
0.8
1.0
–20
REJECTION (dB)
1.0
150
680313 G19
3.0
TA = 125°C
TA = 85°C
TA = 25°C
TA = –40°C
1.5
0
–1.5
–3.0
–4.5
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
TEMPERATURE INPUT VOLTAGE (V)
680313 G20
680313f
7
LTC6803-1/ LTC6803-3
典型性能特征
VREF 輸出電壓與溫度的關繫曲線
VREF 負載調節
VREF 電壓調節
3.09
3.070
3.068
3.074
3.08
3.070
3.062
3.07
TA = 85°C
TA = 25°C
3.06
3.060
3.05
5 REPRESENTATIVE UNITS
–25
25
75
0
50
TEMPERATURE (°C)
100
125
3.04
0
3.060
1000
10
100
SOURCING CURRENT (µA)
5.5
V+ = 43.2V
50
VREG (V)
4.5
4.2
0
2
4
6
8
SUPPLY CURRENT (mA)
10
12
4.0
TA = 125°C
TA = 85°C
TA = 25°C
TA = –40°C
0
10
20
30
40
SUPPLY VOLTAGE (V)
50
680313 G24
6 CELLS
DISCHARGING
1 CELL
DISCHARGING
10
25
20
15
10
5
0
60
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
CELL VOLTAGE (V)
680313 G26
13.10
13.05
13.00
12.95
12.90
12.85
5
0
CONVERSION TIME (ms)
INCREASE IN DIE TEMPERATURE (°C)
15
30
13.15
35
20
35
電池轉換時間
ALL 12 CELLS AT 3.6V
45 VS = 43.2V
TA = 25°C
40
25
40
13.20
50
12 CELLS
DISCHARGING
60
680313 G25
芯片溫升與內部 FET 中放電電流的
關繫曲線
30
50
TA = 105°C
TA = 85°C
TA = 25°C
TA = –45°C
45
5.0
4.8
20
30
40
SUPPLY VOLTAGE (V)
內部放電電阻與電池電壓的
關繫曲線
CDC = 2
CONTINUOUS CONVERSIONS
5.0
TA = 125°C
TA = 85°C
TA = 25°C
TA = –40°C
10
680313 G23
VREF 電壓調節
4.4
0
680313 G22
VREF 負載調節
4.6
TA = –40°C
3.062
680313 G21
5.2
TA = 85°C
3.066
DISCHARGE RESISTANCE (Ω)
3.056
–50
TA = 25°C
3.068
3.064
TA = –40°C
3.058
VREG (V)
VREF (V)
3.064
VREF (V)
VREF (V)
3.066
4.0
NO EXTERNAL LOAD ON VREF, CDC = 2
(CONTINUOUS CELL CONVERSIONS)
3.072
0
10 20 30 40 50 60 70 80
DISCHARGE CURRENT PER CELL (mA)
680313 G27
12.80
–40 –20
0
20 40 60 80
TEMPERATURE (°C)
100 120
680313 G28
680313f
8
LTC6803-1/ LTC6803-3
引腳功能
為了確保與 LTC6802-1 的引腳兼容性，LTC6803-1 被配
置為在內部將底端電池輸入 (C0) 與負電源電壓 V – 相連。
LTC6803-3 提供了一種獨特的引出腳配置，具有一個用於
底端電池的輸入 (C0)。這一簡單的引腳功能差異為提升第
一節電池 (cell 1) 的測量準確度、增強 SPI 噪聲耐受性及
簡化布線提供了可能。更多信息請見應用信息部分中標題
為 “在 C0 上進行開爾文 (Kelvin) 連接的優勢” 的相關描
述。
CSBO (引腳 1)：芯片選擇輸出 (低態有效)。CSBO 是芯片
選擇輸入 CSBI 的一個緩衝版本。CSBO 負責驅動菊鏈中
的下一個 IC。見 “應用信息” 部分中的 “串行端口”。
SDOI (引腳 2)：串行數據 I/O 引腳。SDOI 在其與菊鏈中
下一個 IC 之間來回傳送數據。見 “應用信息” 部分中的 “串
行端口”。
SCKO (引腳 3)：串行時鐘輸出。SCKO 是 SCKI 的一個緩
衝版本。SCKO 用於驅動菊鏈中的下一個 IC。見 “應用信
息” 部分中的 “串行端口”。
V + (引腳 4)：正電源。引腳 4 可連接至電池組中的最高正
電壓或一個隔離式電源。在正常工作條件下，V + 必須大於
電池組中的最高正電壓。當接至隔離式電源時，可簡單地
通過斷開 V + 來關斷 LTC6803。
C12、C11、C10、C9、C8、C7、C6、C5、C4、C3、
C2、C1 (引腳 5、7、9、11、13、15、17、19、21、
23、25、27)：C1 至 C12 是用於監視電池電壓的輸入。
對於 LTC6803-1，底端電池的負端子連接至引腳 V – (而對
於 LTC6803-3 則連接至引腳 C0)。次最低電壓連接至
C 1 ， 依 次 類 推 。 有 關 將 電 池 連 接 至 LT C 6 8 0 3 - 1 和
LTC6803-3 的更多詳情，請見 “應用信息” 部分中的插
圖。LTC6803 能監視多達 12 節串聯連接的電池。串接的
每節電池都必須具有一個大於或等於位於其下方之電池電
壓的共模電壓。允許 100mV 的負電壓。
S12、S11、S10、S9、S8、S7、S6、S5、S4、S3、
S2、S1 (引腳 6、8、10、12、14、16、18、20、22、
24、26、28)：S1 至 S12 引腳用於平衡電池組裡的電池。
如果串聯電池中的一節電池過度充電，則 S 輸出的內部可
用於對該節電池進行放電。每個 S 輸出的內部具有一個用
於放電 N 溝道 MOSFET。見 “方框圖”。該 NMOS 的最大
導通電阻為 20Ω。應把一個外部電阻器與 NMOS 相串聯，
以在 LTC6803 封裝的外部散逸熱量。當采用內部 NMOS
對電池放電時，應監視芯片溫度。見 “應用信息” 部分中的
“功率耗散和熱停機”。此外，S 引腳的內部還具有一個上拉
PMOS。這使 S 引腳能用於驅動外部 MOSFET 的柵極，以
獲得較高的放電能力。
C0 (LTC6803-3 上的引腳 29)：底端電池的負端子。C0 與
V – 形成了開爾文 (Kelvin) 連接，可消除 V – 印制線上的電
壓降所產生的影響。
V – (LTC6803-1 上的引腳 29 / LTC6803-3 上的引腳 30)：
把 V – 連接至串聯電池組中的最負電壓。
NC (LTC6803-1 上的引腳 30 / LTC6803-3 上的引腳 31)：
該引腳未被使用並在內部通過 10Ω 電阻連接至 V –。它可被
置於懸空狀態或連接至 PCB 上的 V –。
V T E M P 1 、 V T E M P 2 ( LT C 6 8 0 3 - 1 上 的 引 腳 3 1 、 3 2 /
LTC6803-3 上的引腳 32、33)：溫度傳感器輸入。ADC 負
責測量 VTEMPn 上的電壓 (相對於 V –) 並將測量結果存儲於
TMP 寄存器中。ADC 測量以 V REF 引腳電壓為基準。因
此，可以采用連接至 VREF 引腳的熱敏電阻與電阻器的簡單
組合來監溫度。VTEMP 輸入也可以是通用的 ADC 輸入。可
測量介於 0V 至 5.125V (相對於 V –) 的任何電壓。
V REF (LTC6803-1 上的引腳 33 / LTC6803-3 上的引腳
34)：3.065V 電壓基準輸出。該引腳應采用一個 1μF 電容
器進行旁路。VREF 引腳能驅動一個連接至 V – 的 100k 阻性
負載。較大的負載應采用一個 LT6003 運算放大器或相似器
件加以緩衝。
680313f
9
LTC6803-1/ LTC6803-3
引腳功能
VREG (LTC6803-1 上的引腳 34 / LTC6803-3 上的引腳
35)：線性穩壓器輸出。該引腳應采用一個 1μF 電容器進
行旁路。VREG 能向一個外部負載提供高達 4mA 的電流。
VREG 引腳不吸收電流。
TOS (LTC6803-1 上的引腳 35 / LTC6803-3 上的引腳
36)：電池組頂端輸入。當 LTC6803-1 或 LTC6803-3 是
菊鏈中的頂端器件時，將 TOS 連接至 V REG 。否則，將
TOS 連接至 V –。當 TOS 被連接至 VREG 時，LTC6803-1
或 LTC6803-3 將忽略 SDOI 輸入，而且 SCKO、CSBO 被
關 斷 。 當 T O S 被 連 接 至 V – 時 ， LT C 6 8 0 3 - 1 或
LTC6803-3 預計數據將被傳送至 SDOI 引腳及從 SDOI 引
腳輸出。
NC (LTC6803-1 上的引腳 36)：不連接。
WDTB (引腳 37)：看門狗定時器輸出 (低態有效)。如果連
續 1 至 2.5s 未接收到有效命令，則 WDTB 輸出被置為有
效。WDTB 引腳是一個漏極開路 NMOS 輸出。當其被置
為有效時，它將輸出下拉至 V – 並把配置寄存器復位至其默
認狀態。
GPIO1、GPIO2 (引腳 38、39)：通用輸入 / 輸出。通過把
一個 “0” 寫入一個 GPIO 配置寄存器位，漏極開路輸出被
啟動且該引腳被拉至 V –。通過將邏輯 “1” 寫入配置寄存器
位，對應的 GPIO 引腳呈高阻抗。需要一個外部電阻器將
該引腳拉至高達 V REG 。通過讀取配置寄存器存儲單元
GPIO1 和 GPIO2 的信息，即可確定這些引腳的狀態。例
如：倘若一個 “0” 被寫至寄存器位 GPIO1，則始終回讀一
個 “0”，這是因為輸出 N 溝道 MOSFET 將引腳 38 拉至
V –。如果一個 “1” 被寫至寄存器位 GPIO1，則引腳變至高
阻抗。視引腳 38 上的電壓的不同，回讀一個 “1” 或 “0”。
LTC6803 可通過 GPIO 接通 / 關斷其周圍的電路，或者從
周圍的某個電路讀取邏輯值。GPIO 引腳不用時應連接至
V –。
VMODE (引腳 40)：電壓模式輸入。當 VMODE 連接至 VREG
時，SCKI、SDI、SDO 和 CSBI 引腳被配置為電壓輸入和
輸出。這意味著這些引腳可接受標準的 TTL 邏輯電平。當
LTC6803-1 或 LTC6803-3 是菊鏈中的底端器件時，把
VMODE 連接至 VREG。當 VMODE 連接至 V – 時，SCKI、
SDI 和 CSBI 引腳被配置為電流輸入和輸出，而 SDO 未使
用。當 LTC6803-1 或 LTC6803-3 由菊鏈中的另一個
LTC6803-1 或 LTC6803-3 進行驅動時，把 VMODE 連接至
V –。
SCKI (引腳 41)：串行時鐘輸入。倘若 V MODE 連接至
VREG，則 SCKI 引腳可連接至任何邏輯門 (TTL 電平)。假
如 VMODE 連接至 V –，那麼 SCKI 必須由另一個
LTC6803-1 或 LTC6803-3 的 SCKO 引腳驅動。見 “應用信
息” 部分中的 “串行端口”。
SDI (引腳 42)：串行數據輸入。如果 VMODE 連接至
VREG，則 SDI 引腳可連接至任何邏輯門 (TTL 電平)。如果
VMODE 連接至 V –，那麼 SDI 必須由另一個 LTC6803-1 或
LTC6803-3 的 SDOI 引腳驅動。見 “應用信息” 部分中的
“串行端口”。
SDO (引腳 43)：串行數據輸出。倘若 V M O D E 連接至
VREG，則 SDO 引腳是一個 NMOS 漏極開路輸出。在 SDO
上需要布設一個上拉電阻器。如果 VMODE 連接至 V –，則不
使用 SDO 引腳。對於那些非堆棧底端的器件，當從堆棧讀
取數據時，SDI 是一個數據輸出。見 “應用信息” 部分中的
“串行端口”。
CSBI (引腳 44)：芯片選擇 (低態有效) 輸入。假如 VMODE
連接至 VREG，則 CSBI 引腳可連接至任何邏輯門 (TTL 電
平)。如果 V MODE 連接至 V – ，那麼 CSBI 必須由另一個
LTC6803-1 或 LTC6803-3 的 CSBO 引腳驅動。見 “應用
信息” 部分中 的 “串行端口”。
680313f
10
LTC6803-1/ LTC6803-3
方框圖
4
LTC6803-1
2ND REFERENCE
REGULATOR
VREF2
5
6
7
V+
VREG
S12
WATCHDOG
TIMER
WDTB
25
26
27
SCKO
S3
CSBO
ΔΣ A/D
CONVERTER
MUX
C2
12
RESULTS
REGISTER
AND
COMMUNICATIONS
S2
29
30
C1
VMODE
S1
GPIO2
V–
CONTROL
10Ω
NC
EXTERNAL
TEMP
DIE
TEMP
31
VTEMP2
32
32
26
27
4
29
30
43
42
41
40
39
38
35
V+
REGULATOR
VREG
35
C12
S12
WATCHDOG
TIMER
WDTB
37
C11
SCKO
S3
CSBO
ΔΣ A/D
CONVERTER
MUX
C2
12
RESULTS
REGISTER
AND
COMMUNICATIONS
S2
CSBI
SDO
SDI
SCKI
C1
REFERENCE
28
1
44
68031 BD
SDOI
25
2
VREF
VREF2
24
3
NC 36
2ND REFERENCE
7
GPIO1
TOS
LTC6803-3
6
SDO
SCKI
VTEMP1
5
CSBI
SDI
REFERENCE
28
37
C11
SDOI
24
34
C12
VMODE
S1
GPIO2
C0
CONTROL
V–
10Ω
NC
31
EXTERNAL
TEMP
DIE
TEMP
VTEMP1
32
VTEMP2
33
GPIO1
TOS
3
2
1
44
43
42
41
40
39
38
36
VREF
34
68033 BD
680313f
11
LTC6803-1/ LTC6803-3
時序圖
串行接口的時序圖
t1
t4
t2
t6
t3
t7
SCKI
D3
SDI
D2
D1
D0
D7···D4
D3
t5
CSBI
t8
SDO
D4
D3
D2
D1
D0
PREVIOUS
COMMAND
D7···D4
CURRENT
COMMAND
D3
680313 TD
工作
工作原理
LTC6803 是一款數據采集 IC，能測量多達 12 節串聯電
池的電壓。一個輸入多路復用器將電池連接至一個 12 位
ΔΣ 模數轉換器 (ADC)。一個內部 8ppm / °C 電壓基準與
該 ADC 相組合，使 LTC6803 擁有了出色的測量準確
度。 ΔΣ ADC 相比於其他類型 ADC (比如：逐次逼近型)
的固有優勢在 “應用信息” 部分的 “ΔΣ ADC 的優勢” 中進
行了闡述。
LTC6803 與主處理器之間的通信由一個 SPI 兼容型串行
接口來控制。如圖 1 所示，LTC6803-1 或 LTC6803-3
能夠沿著器件堆棧上下傳遞數據 (采用簡單的二極管用於
提供隔離)。該工作原理的描述見 “應用信息” 部分中的
“串行端口”。
LTC6803 還包含用於平衡電池電壓的電路。內部
MOSFET 可用於對電池進行放電。這些內部 MOSFET 還
可用於控制外部平衡電路。圖 1 示出了利用內部放電進行
的電池平衡。圖 12 示出了 S 引腳控制一個外部平衡電路
的情形。應注意的是：LTC6803 並不決定內部 MOSFET
的接通 / 關斷，這一點很重要。這完全由主處理器來控
制。主處理器將數值寫入 LTC6803 中的一個配置寄存器
以控制開關。如果與主處理器的通信被中斷，則
LTC6803 內部的看門狗定時器將關斷放電開關。
LTC6803 具有三種操作模式：硬件停機、待機和測量。
硬件停機是一種真正的零功率模式。待機模式是一種省電
狀態 (除了串行接口之外其他電路全部關斷)。在測量模式
中，LTC6803 用於測量電池電壓並把測量結果保存於存
儲器中。另外，測量模式還將監視每節電池的過壓 (OV)
及欠壓 (UV) 狀況。
硬件停機模式
可以使 V+ 引腳與 C 引腳和電池組斷開。如果 V+ 電源引
腳為 0V，則 LTC6803 通常將從電池吸收小於 1nA 的電
流。此時 IC 內部的所有電路均被關斷。當 V+ = 0V 時，
不能與 IC 進行通信。硬件停機電路的相關描述請見 “應用
信息” 部分。
待機模式
LTC6803 默認 (上電) 至待機模式。待機模式是在與電源
相連時電源電流最低的工作狀態。當 V+ = 44V 時，待機
電流通常為 12μA。除了串行接口和穩壓器之外，此時所
680313f
12
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
BATTERY
POSITIVE
350V
+
+
+
+
+
+
+
+
+
LTC6803-3
IC #8
CSBI
CSBO
SDO
SDOI
SDI
SCKO
SCKI
V+
VMODE
C12
S12
GPIO2
C11
GPIO1
S11
WDTB
C10
TOS
S10
VREG
C9
VREF
S9
VTEMP2
C8
VTEMP1
S8
NC
C7
V–
S7
C0
C6
S1
S6
C1
C5
S2
S5
C2
C4
S3
S4
C3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
LTC6803-3
IC #2
CSBI
CSBO
SDO
SDOI
SDI
SCKO
+
SCKI
V
VMODE
C12
S12
GPIO2
C11
GPIO1
S11
WDTB
C10
TOS
S10
VREG
C9
VREF
S9
VTEMP2
C8
VTEMP1
S8
NC
C7
V–
S7
C0
C6
S1
S6
C1
C5
S2
S5
C2
C4
S3
S4
C3
+
+
+
BATTERIES #25 TO #84
AND
LTC6803-3 ICs #3 TO #7
+
V2 –
OE2
LTC6803-3
IC #1
CSBI
CSBO
SDO
SDOI
SDI
SCKO
SCKI
V+
VMODE
C12
S12
GPIO2
C11
GPIO1
S11
WDTB
C10
TOS
S10
VREG
C9
VREF
S9
VTEMP2
C8
VTEMP1
S8
NC
C7
V–
S7
C0
C6
S1
S6
C1
C5
S2
S5
C2
C4
S3
S4
C3
V2 +
3V
V1–
OE1
MPU
CS
MISO
MISI
CLK
V1–
V2 –
V1+
DIGITAL
ISOLATOR
MODULE
IO
3V
+
+
+
680313 F01
圖 1：96 節電池的電池組，菊鏈式接口。這是用於說明基本的多 IC 架構的簡化原理圖
680313f
13
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
有的電路均被關斷。為了實現盡可能低的待機電流消耗，
所有的 SPI 邏輯輸入均應設定為邏輯 1 電平。通過把比較
器占空比配置位 CDC[2:0] 設定為 0，可將 LTC6803 編
程為待機模式。如果器件在 ADC 測量正在進行之中時被
置於待機模式，則測量將被中斷且電池電壓寄存器將處於
一種不確定狀態。如欲退出待機模式，則必須將一個非零
值寫至 CDC 位。
測量模式
當 CDC 位被設置為一個 1 至 7 的數值時，LTC6803 處於
測量模式。當 CDC = 1 時，LTC6803 處於接通狀態並等
待一個起動 ADC 轉換命令。當 CDC 位的數值為 2 至 7
時，IC 將監視每個電池電壓並在 SDO 引腳上產生一個中
斷信號，指示所有的電池電壓均在 UV 和 OV 的限值範圍
之內。CDC 位的值決定了電池監視的頻度以及平均的電源
電流消耗水平。
用於指示 UV/OV 中斷狀態的方法有兩種：跳轉輪詢 (采用
一個 1kHz 輸出信號) 和電平輪詢 (采用一個高電平或低電
平輸出信號)。輪詢方法在 “串行端口” 部分進行說明。
UV / OV 限值由配置寄存器中的 VUV 和 VOV 值來設定。當
某個電池電壓超過 UV / OV 限值時，標志寄存器中的一個
位將被設定。每個電池的 UV 和 OV 標志狀態可采用讀標
志寄存器組 來決定。
當 IC 處於測量模式時，可隨時要求進行 ADC 測量。如欲
在測量模式中啟動電池電壓測量，則發送一個啟動 A / D
轉換命令。在發送了該命令之後，LTC6803 將通過跳轉
輪詢或電平輪詢指示 A / D 轉換器狀態 (如 “串行端口” 部
分所述) 。在電池電壓測量命令執行過程中，UV 和 OV 標
志 (在標志寄存器組之內) 也被更新。當測量完成時，器件
將繼續按照 CDC 位規定的頻率監視 UV 和 OV 狀況。
少於 12 節電池時的操作
如果連接至 LTC6803 的電池少於 12 個，則未用的輸入
通道必須屏蔽。配置寄存器中的 MCxI 位用於屏蔽通道。
此外，還可通過配置使 LTC6803 自動越過頂端兩節電池
的測量，從而減少功耗和測量時間。如果 CELL10 位為高
電平，則第 11 節電池 (cell 11) 和第 12 節電池 (cell 12)
的輸入被屏蔽，隻測量下面 10 節電池的電壓。按照默認
設置，CELL10 位為低電平，因此將測量所有 12 節電池
的電壓。有關少於 12 節電池時的操作的更多信息見應用
部分。
ADC 範圍和輸出格式
ADC 輸出一個帶 0x200 (十進制為 512) 偏移的 12 位代
碼 。輸入電壓可按下式計算：
VIN = (DOUT – 512) • VLSB；VLSB = 1.5mV
式中的 DOUT 是一個十進制整數。
例如：一個 0V 輸入將具有一個 0x200 的輸出讀數。一個
0x000 的 ADC 讀數意味著輸入為 –0.768V。絕對 ADC 測
量範圍為 –0.768V 至 5.376V。分辨率為 VLSB = 1.5mV =
(5.376 + 0.768)/212。有效範圍為 –0.3V 至 5V。該範圍
允許監視可能具有小的負電壓的超級電容器。低於 – 0.3V
的輸入超過了 C 引腳的絕對最大額定值。假如所有的輸入
均為負，則 ADC 範圍縮小至 –0.1V。高於 5V 的輸入將具
有噪聲 ADC 讀數 (見 “典型性能特征” 曲線)。
電池平衡期間的 ADC 測量
在對一節電池的電壓進行測量的過程中，主要的電池電壓
ADC 測量命令 (STCVAD 和 STOWAD) 將自動關斷其放電
開關。在測量期間，位於該電池上方及下方的各一節電池
的放電開關也被關斷。例如：在對第 5 節電池 (cell 5) 進行
測量時，放電開關 S4、S5 和 S6 將被關斷。
680313f
14
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
在某些繫統中，可能希望在電池測量期間允許放電繼續進
行。電池電壓 ADC 轉換命令 STCVDC 和 STOWDC 允許放
電開關在電池電壓測量期間保持導通。此項特性可使繫統
執行自測試以檢驗放電功能。
所有的放電開關在 OV 及 UV 比較測量期間均自動停用。
ADC 寄存器清零命令
清零命令可用於電池電壓寄存器和溫度寄存器的清零。清
零命令將把所有的寄存器都設定為 0xFFF。該命令用於確
定轉換操作在執行之中。當電池電壓穩定時，ADC 結果可
保持不變。如果一個啟動 ADC 命令發送至 LTC6803 但
PEC 未能匹配，則該命令被忽略且電壓寄存器內容也將不
會改變。發送一個清零命令並隨後回讀寄存器內容是一種
確定 “LTC6803 正在接受命令並執行新的測量” 的方法。清
零命令的執行時間需要 1ms。
由第二個基準電路產生的一個恆定電壓將利用 ADC 進行測
量，而且測量結果將被寫至診斷寄存器。電壓讀數應為
2.5V±16%。如果讀數超出該範圍則表示溫度傳感器電
路、高精度基準電路或 ADC 的模擬部分出現故障。DAGN
命令的執行時間為 16.4ms，即 12 節電池 tCYCLE 與 3 個溫
度 tCYCLE 之和。診斷讀命令可用於讀取寄存器內容。
采用通用輸入 / 輸出 (GPIO1、GPIO2)
LTC6803 具有兩個通用數字輸入/輸出引腳。通過把一個
GPIO 配置寄存器位寫為邏輯低電平，即可啟動漏極開路輸
出。GPIO 為用戶提供了接通 / 關斷 LTC6803 周圍電路的
能力。實例之一或許是一個用於驗證繫統操作的電路。
當一個 GPIO 配置位被寫為邏輯高電平時，對應的 GPIO 引
腳可用作一個輸入。這個位的回讀值將是出現在 GPIO 引
腳上的邏輯電平。
ADC 轉換器自測試
看門狗定時器電路
兩個自測試命令可用於檢驗 ADC 數字部分的功能。這些自
測試還可檢驗電池電壓寄存器和溫度監視寄存器。在這些
自測試期間，將一個測試信號施加至 ADC。如果電路工作
正常，則所有的電池電壓和溫度寄存器都將包含 0x555 或
0xAAA。自測試功能運行的時間與測量所有電池電壓或所
有溫度傳感器所需的時間相同。
LTC6803 包括一個看門狗定時器電路。除了 CDC = 0 的情
況之外，看門狗定時器對於所有的模式都是接通的。如果
連續 1s 至 2.5s 未接收到有效命令，則看門狗定時器電路
超時。當看門狗定時器電路超時時，WDTB 漏極開路輸出
被置位為低電平，而配置寄存器位被復位至其默認 (上電)
狀態。在上電狀態中，CDC 為 0，S 輸出被關斷，IC 處於
低功率待機模式。WDTB 引腳保持低電平，直至接收到一
個有效命令為止。看門狗定時器提供了一種在與 MPU 的通
信發生中斷的情況下切斷電池放電的方法。在 CDC = 0 的
情況下，由於放電被切斷，因此不需要使用看門狗定時
器。漏極開路 WDTB 輸出可與其他的外部漏極開路信號進
行 “線或” 運算。把 WDTB 信號拉至低電平將不會啟動一個
看門狗事件，但 CNFGO 位 7 將反映該信號的狀態。因
此，在需要時 WDTB 引腳可用於監視外部數字事件。
多路復用器和基準自測試
LTC6803 采用一個多路復用器來測量 12 個電池輸入以及
溫度信號。一個診斷命令用於驗證多路復用器、溫度傳感
器和高精度基準電路的功能。診斷寄存器將在每次診斷測
試之後更新。如果多路復用器自測試未通過，則寄存器的
muxfail 位將為 “1”。
680313f
15
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
串行端口
概述
LTC6803 具有一個 SPI 總線兼容型串行端口。可采用菊鏈
的方式將多個器件串聯起來。有兩組串行端口引腳，被指
定為低側和高側。低側和高側端口使得能夠將多個器件以
菊鏈的方式連接起來，即便當這些器件工作於不同的電源
電壓時也無妨。如圖 1 所示，在典型的配置中，底端第一
個器件的正電源連接至頂端第二個器件的負電源。當器件
以這種方式堆疊時，就能通過把底端器件的高側端口與頂
端器件的低側端口相連實現它們的菊鏈式連接。采用這種
布局結構時，主控器可對級聯器件進行讀寫操作 (就好像它
們 形 成 了 一 個 長 的 移 位 寄 存 器 一 樣 ) 。 LT C 6 8 0 3 - 1 /
LTC6803-3 負責轉換低側與高側端口之間信號的電壓電
平，以沿著電池組上下傳送數據。
物理層
在 LTC6803-1/LTC6803-3 上，7 引腳構成了低側及高側
端口。低側引腳為 CSBI、SCKI、SDI 和 SDO。高側引腳
為 CSBO、SCKO 和 SDOI。CSBI 和 SCKI 始終為輸入，
由主控器或堆棧中位於其下方的那個器件來驅動。CSBO
和 SCKO 始終為輸出，可驅動堆棧中位於其上方的那個器
件。當寫至一個器件堆棧時，SDI 為數據輸入。對於那些
非堆棧底端的器件，當從堆棧讀取數據時，SDI 是一個數
據輸出。當對器件堆棧進行寫操作時，SDOI 是一個數據輸
出；而當對器件堆棧進行讀操作時，SDOI 則是一個數據輸
入。SDO 是一個僅在堆棧底端器件上使用的漏極開路輸
出，如果需要，可以在此將其與 SDI 相連以形成單個雙向
端口。堆棧底端器件上的 SDO 引腳需要一個上拉電阻器。
對於堆棧中靠上的器件，SDO 應連接至局部 V – 或浮置。
為了在采取菊鏈式連接的器件之間進行通信，一個位置較
低的器件的高側端口引腳 (CSBO、SCKO 和 SDOI) 應通過
高壓二極管連接至位置較高的下一個器件相應的低側端口
引腳 (CSBI、SCKI 和 SDI)。在此配置中，器件采用電流 (
而不是電壓) 進行通信。如欲從位置較低的器件向位置較高
的器件發送一個邏輯高電平信號，前者將從後者的引腳吸
收一個較小的電流。如欲發送一個邏輯低電平信號，則位
置較低的器件將吸收一個較大的電流。同樣，若要從位置
較高的器件向位置較低的器件發送一個邏輯高電平，則前
者將向後者的引腳供應一個較大的電流。若要發送一個邏
輯低電平，則位置較高的器件將供應一個較小的電流。見
圖 2。由於 CSBO、SCKO 和 SDOI 電壓接近於高側器件的
V –，因此高側器件的 V – 必須至少比低側器件高 5V，以保
證電流模式接口的電流流動。建議將高電壓二極管與 SPI
菊鏈信號串聯布設，如圖 1 所示。如果電池組彙流條被移
除，則這些二極管可避免 IC 遭受反向電壓應力。更多信息
請參見 “電池互連完整性”。
電流模式串行接口中的待機電流消耗在 CSBI、SCKI 和
SDI 均為高電平時可降至最低。
電壓模式引腳 (VMODE) 負責決定低側串行端口被配置為電
壓模式還是電流模式。對於菊鏈堆棧中的底端器件，該引
腳必須被拉至高電平 (連接至 VREG)。菊鏈中的其他器件必
須使該引腳被拉至低電平 (連接至 V –)，以指定電流模式通
信。如欲指定堆棧頂端器件用於命令輪詢，則菊鏈頂端器
件上的 TOS 引腳必須連接至高電平。堆棧中的其他器件必
須使 TOS 被連接至低電平。見圖 1。
VSENSE
(WRITE)
+
–
LOW SIDE PORT
ON HIGHER DEVICE
READ 1
WRITE
HIGH SIDE PORT
ON LOWER DEVICE
VSENSE
(READ)
+
–
680313 F02
圖 2：電流模式接口
680313f
16
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
數據鏈路層
網絡層
LTC6803 的 SPI 兼容型接口通過配置在
一個采用 CPHA = 1 和 CPOL = 1 的繫統中工作。因此，
SDI 上的數據在 SCKI 的上升沿期間必須保持穩定。
包錯誤代碼 (PEC) 字節是一個循環冗余校驗
(CRC) 值，采用初始 PEC 位 01000001 (0x41) 和下面的
特征多項式為一個寄存器組中的所有位 (按照它們的傳送順
序) 進行計算的：
每個字節由 8 個位組成。字節傳輸時以最高有
效位 (MSB) 為先。在執行寫操作時，SDI 上的數據值在
SCKI 的上升沿上被鎖存至器件中 (圖 3)。同樣，在執行讀
操作時，SDO 上的數據值輸出在 SCKI 的上升沿上有效，
並在 SCKI 的下降沿上進行變換 (圖 4)。
CSBI 必須在整個命令序列的持續時間裡 (包括一個命令字
節與後續數據之間的時間間隔) 保持低電平。在執行寫命令
時，數據在 CBSI 的上升沿上被鎖存。
x8 + x2 + x + 1
為了計算 8 位 PEC 值，可以設立一個簡單的程序：
1. 將 PEC 預置為 0100 0001。
2. 對於輸入寄存器組的每個位 DIN，設定 IN0 = DIN XOR
PEC[7]，然後再設定 IN1 = PEC[0] XOR IN0，IN2 =
PEC[1] XOR IN0。
3. 更新 8 位 PEC 為 PEC[7] = PEC[6]，PEC[6] =
PEC[5]，...... PEC[3] = PEC[2]，PEC[2] = IN2，
PEC[1] = IN1，PEC[0] = IN0。
4. 返回步驟 2，直到所有數據均被移位為止。8 位結果為最
終的 PEC 字節。
CSBI
SCKI
SDI
MSB (CMD) BIT 6 (CMD)
LSB (PEC) MSB (DATA)
LSB (PEC)
680313 F03
圖 3：傳輸格式 (寫)
CSBI
SCKI
SDI
SDO
MSB (CMD) BIT 6 (CMD)
LSB (PEC)
MSB (DATA)
LSB (PEC)
680313 F04
圖 4：傳輸格式 (讀)
680313f
17
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
PEC 的計算實例示於表 1 和圖 5。單字節數據 0x01 的
PEC 在該字節的最後一位移出之後變為 0xC7。對於多字節
數據，PEC 在最後一個字節的末端 (LSB) 有效。
廣播命令是一種總線上的所有器件都將做出響
應的命令 (這與器件的地址無關)。見 “總線協議和命令” 部
分。
LTC6803 可計算所接收的任何命令或數據的 PEC 字節，並
將之與接收命令或數據之後的 PEC 字節進行比較。隻有在
這些 PEC 字節匹配時，命令或數據纔被認為是有效的。另
外，LTC6803 還把計算得出的 PEC 字節附接在其移出的數
據的末端。
在菊鏈式配置中，鏈路中的所有器件同時接收命令字節。
例如，為啟動一個器件堆棧中的 ADC 轉換，將發送單個
STCVAD 命令，所有器件將同時起動轉換。對於讀和寫命
令而言，則發送單個命令，於是堆疊器件實際上變成一個
級聯的移位寄存器，數據在其中通過每個器件移位至堆棧
中位置較高的下一個器件 (執行寫操作時) 或位置較低的下
一個器件 (執行讀操作時)。見 “串行命令實例” 部分。
對於采取菊鏈連接的 LTC6803-1/LTC6803-3 而言，每個
器件均根據其獨自發送或接收的數據來計算 PEC 字節。經
過的用於其他器件的數據確實會影響其 PEC。在執行讀命
令時，每個器件將移出其數據 (MSB 優先)，而後移出它所
計算的 PEC 字節。例如：當從兩個堆疊器件 (底端器件 A
和頂端器件 B) 讀取標志寄存器內容時，數據將按以下順序
輸出：
對於 ADC 轉換，可以使用三種方法來確定其完
成。第一種方法是，一個控制器可起動一個 ADC 轉換，並
等待規定的轉換時間之後讀取結果。第二種方法是在發送
了一個 ADC 起動命令之後將 CSBI 保持於低電平。ADC 轉
換狀態將在 SDO 上輸出 (圖 6)。第二種方法的一個問題
是：在等待 ADC 轉換的過程中控制器無法分身去執行其他
的串行通信。第三種方法克服了這一局限性。控制器可發
送一個 ADC 起動命令，執行其他任務，然後發送一個輪詢
ADC 轉換器狀態 (PLADC) 命令，以確定 ADC 轉換的狀態
(圖 7)。對於 OV/UV 中斷狀態，輪詢中斷狀態 (PLINT) 命
令可用於快速確定電池組中的任何電池是處於過壓還是欠
壓狀況 (圖 7)。
FLGR0(A)、FLGR1(A)、FLGR2(A)、PEC(A)、
FLGR0(B)、FLGR1(B)、FLGR2(B)、PEC(B)
在執行寫命令時，每個器件接收其數據，而後是 PEC 字節
(MSB 優先)。例如：當把兩個配置寄存器的內容寫至兩個
堆疊器件 (底端器件 A 和頂端器件 B) 時，數據將按下列順
序輸入：
CFGRR0(B)、CFGR1(B)、......、CFGR5(B)、PEC(B)、
CFGR0(A)、CFGR1(A)、......、CFGR5(A)、PEC(A)
表 1：計算 PEC 字節的程序
時鐘
周期
DIN
IN0
IN1
IN2
PEC[7]
PEC[6]
PEC[5]
PEC[4]
PEC[3]
PEC[2]
PEC[1]
PEC[0]
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
2
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
3
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
4
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
5
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
6
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
7
1
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
8
680313f
18
1
IN0
END
Q
INO = DATAIN XOR PEC[7];
PEC1 = PEC[0] XOR IN0;
PEC2 = PEC[1] XOR IN0;
PEC[7:0] = {PEC[6:2], PEC2, PEC1, IN0};
2
3
4
DTFF
CLK Q
D
PEC[0]
2
1
BEGIN PEC[7:0] = 0x41
PEC Hardware and Software Example
CLOCK
BEGIN PEC[7:0] = 0x41
INO = DATAIN XOR PEC[7];
DATAIN
XOR
PEC[0]
INO
XOR
PEC1
Q
DTFF
CLK Q
D
PEC[1]
PEC1 = PEC[0] XOR IN0;
XOR
PEC2
Q
圖5
DTFF
CLK Q
D
PEC[2]
PEC2 = PEC[1] XOR IN0;
PEC[1]
IN0
3
PEC[2]
Q
DTFF
CLK Q
D
PEC[3]
PEC[3]
4
Q
DTFF
CLK Q
D
END
PEC[4]
PEC[4]
Q
DTFF
CLK Q
D
PEC[5]
PEC[5]
Q
DTFF
CLK Q
D
PEC[6]
PEC[7:0] = {PEC[6:2], PEC2, PEC1, IN0};
PEC[6]
Q
680313 F05
DTFF
CLK Q
D
PEC[7]
PEC[7]
工作
PEC[7]
LTC6803-1/ LTC6803-3
680313f
19
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
tCYCLE
CSBI
SCKI
SDI
MSB (CMD) BIT6 (CMD)
LSB (PEC)
SDO
TOGGLE OR LEVEL POLL
680313 F06
圖 6：傳輸格式 (ADC 轉換與輪詢)
CSBI
SCKI
SDI
MSB (CMD) BIT6 (CMD)
SDO
LSB (PEC)
TOGGLE OR LEVEL POLL
680313 F07
圖 7：傳輸格式 (PLADC 轉換或 PLINT)
跳轉輪詢能穩健地確定器件狀態以及堆棧中器
件之間的連接完整性。跳轉輪詢在 LVLPL 位為低電平時啟
用。在輸入一個輪詢命令之後，數據輸出線將由從屬器件
根據其狀態來驅動。當輪詢 ADC 轉換器狀態時，數據輸出
在任何器件忙於執行 ADC 轉換時將處於低電平，並將在沒
有器件處於工作狀態時以 1kHz 頻率高低跳轉。同樣地，當
輪詢中斷狀態時，輸出將在任何器件具有某種中斷狀況時
處於低電平，並將在沒有器件存在中斷狀況時以 1kHz 頻率
跳轉。
如果某個器件處於工作 / 中
斷狀態，則 SDO 引腳 (底端器件) 或 SDI 引腳 (堆疊器件)
將為低電平。倘若其不處於工作 / 中斷狀態，則器件將把
信號從 SDOI 輸入傳送至數據輸出 (假如它不是堆棧頂端器
件) 或以 1kHz 在數據輸出線上跳轉 (假如它是堆棧頂端器
件)。如欲退出輪詢，則由主控器將 CSBI 拉至高電平。
電平輪詢在 LVLPL 位為高電平時被使能。在輸
入一個輪詢命令之後，數據輸出線將由從屬器件根據其狀
態來驅動。當輪詢 ADC 轉換器狀態時，數據輸出在任何器
件忙於執行 ADC 轉換時將處於低電平，而在沒有器件處於
工作狀態將處於高電平。同樣地，當輪詢中斷狀態時，輸
出將在任何器件具有某種中斷狀況時處於低電平，並將在
沒有器件存在中斷狀況時處於高電平。
如果某個器件處於工作 /
中斷狀態，則 SDO 引腳 (底端器件) 或 SDI 引腳 (堆疊
器件) 將為低電平。倘若其不處於工作 / 中斷狀態，則器
件將把電平從 SDOI 輸入傳送至數據輸出 (假如它不是
堆棧頂端器件) 或把數據輸出線保持於高電平 (假如它是
堆棧頂端器件)。因此，如果鏈路中的任何器件處於工作
或中斷狀態，則堆棧底端上的 SDO 信號將為低電平。如
果所有器件均不處於工作 / 中斷狀態，則堆棧底端上的
SDO 信號將為高電平。如欲退出輪詢，則由主控器將
CSBI 拉至高電平。
680313f
20
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
表 2：協議密鑰
包誤差代碼
主控器至受控器
N
位數
受控器至主控器
...
協議的延續
數據的完整字節
PEC
診斷寄存器組包含一個 2 位版本修正代
碼。如果需要進行器件版本修正的軟件檢測，則與 LTC
聯繫以了解詳情。否則，該代碼可以忽略。然而，在所
有的場合中，在計算數據讀操作的包誤差代碼 (PEC)
時，所有位的數值都必須使用。
有 3 種不同的協議格式，描繪於表 3 至表
5。表 2 是讀取協議示意圖的關鍵。
表 3：廣播輪詢命令
8
8
命令
PEC
輪詢數據
表 4：廣播讀
8
8
8
…
8
8
8
…
8
命令
PEC
數據字節低
…
數據字節高
PEC
移位字節 1
…
移位字節 N
8
8
8
…
8
8
8
…
8
命令
PEC
數據字節低
…
數據字節高
PEC
移位字節 1
…
移位字節 N
表 5：廣播寫
見串行命令實例
表 6：命令代碼和 PEC 字節
命令描述
名稱
代碼
PEC
寫入配置寄存器組
WRCFG
01
C7
讀出配置寄存器組
RDCFG
02
CE
讀出所有電池電壓組
RDCV
04
DC
讀出電池電壓 (第 1 節至 4節)
RDCVA
06
D2
讀出電池電壓 (第 5 節至 8節)
RDCVB
08
F8
讀出電池電壓 (第 9 節至 12節)
RDCVC
0A
F6
讀出標志寄存器組
RDFLG
0C
E4
讀出溫度寄存器組
RDTMP
起動電池電壓 ADC 轉換和輪詢狀態
STCVAD
全部
第 1 節電池
第 2 節電池
第 3 節電池
第 4 節電池
第 5 節電池
第 6 節電池
第 7 節電池
第 8 節電池
第 9 節電池
第 10 節電池
第 11 節電池
第 12 節電池
清零 (FF)
自測試 1
自測試 2
0E
EA
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
1A
1B
1C
1D
1E
1F
B0
B7
BE
B9
AC
AB
A2
A5
88
8F
86
81
94
93
9A
9D
680313f
21
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
表 6：命令代碼和 PEC 字節 (續)
代碼
PEC
全部
第 1 節電池
第 2 節電池
第 3 節電池
第 4 節電池
第 5 節電池
第 6 節電池
第 7 節電池
第 8 節電池
第 9 節電池
第 10 節電池
第 11 節電池
第 12 節電池
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2A
2B
2C
20
27
2E
29
3C
3B
32
35
18
1F
16
11
04
全部
外部 1
外部 2
內部
自測試 1
自測試 2
30
31
32
33
3E
3F
50
57
5E
59
7A
7D
PLADC
40
07
PLINT
50
77
起動診斷和輪詢狀態
DAGN
52
79
讀診斷寄存器
RDDGNR
54
6B
起動電池電壓 ADC 轉換和輪詢狀態，
允許放電
STCVDC
全部
第 1 節電池
第 2 節電池
第 3 節電池
第 4 節電池
第 5 節電池
第 6 節電池
第 7 節電池
第 8 節電池
第 9 節電池
第 10 節電池
第 11 節電池
第 12 節電池
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
6A
6B
6C
E7
E0
E9
EE
FB
FC
F5
F2
DF
D8
D1
D6
C3
起動導線開路 ADC 轉換和輪詢狀態，
允許放電
STOWDC
全部
第 1 節電池
第 2 節電池
第 3 節電池
第 4 節電池
第 5 節電池
第 6 節電池
第 7 節電池
第 8 節電池
第 9 節電池
第 10 節電池
第 11 節電池
第 12 節電池
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
7A
7B
7C
97
90
99
9E
8B
8C
85
82
AF
A8
A1
A6
B3
命令描述
名稱
起動導線開路 ADC 轉換和輪詢狀態
STOWAD
起動溫度 ADC 轉換和輪詢狀態
STTMPAD
輪詢 ADC 轉換器狀態
輪詢中斷狀態
680313f
22
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
表 7：配置 (CFG) 寄存器組
寄存器
RD/WR
CFGR0
CFGR1
CFGR2
第7位
第6位
第5位
第4位
第3位
第2位
第1位
第0位
RD/WR
WDT
GPIO2
GPIO1
LVLPL
CELL10
CDC[2]
CDC[1]
CDC[0]
RD/WR
DCC8
DCC7
DCC6
DCC5
DCC4
DCC3
DCC2
DCC1
RD/WR
MC4I
MC3I
MC2I
MC1I
DCC12
DCC11
DCC10
DCC9
CFGR3
RD/WR
MC12I
MC11I
MC10I
MC9I
MC8I
MC7I
MC6I
MC5I
CFGR4
RD/WR
VUV[7]
VUV[6]
VUV[5]
VUV[4]
VUV[3]
VUV[2]
VUV[1]
VUV[0]
CFGR5
RD/WR
VOV[7]
VOV[6]
VOV[5]
VOV[4]
VOV[3]
VOV[2]
VOV[1]
VOV[0]
第6位
第5位
第4位
第3位
第2位
第1位
第0位
表 8：電池電壓 (CV) 寄存器組
寄存器
RD/WR
第7位
CVR00
RD
C1V[7]
C1V[6]
C1V[5]
C1V[4]
C1V[3]
C1V[2]
C1V[1]
C1V[0]
CVR01
RD
C2V[3]
C2V[2]
C2V[1]
C2V[0]
C1V[11]
C1V[10]
C1V[9]
C1V[8]
CVR02
RD
C2V[11]
C2V[10]
C2V[9]
C2V[8]
C2V[7]
C2V[6]
C2V[5]
C2V[4]
CVR03
RD
C3V[7]
C3V[6]
C3V[5]
C3V[4]
C3V[3]
C3V[2]
C3V[1]
C3V[0]
CVR04
RD
C4V[3]
C4V[2]
C4V[1]
C4V[0]
C3V[11]
C3V[10]
C3V[9]
C3V[8]
CVR05
RD
C4V[11]
C4V[10]
C4V[9]
C4V[8]
C4V[7]
C4V[6]
C4V[5]
C4V[4]
CVR06
RD
C5V[7]
C5V[6]
C5V[5]
C5V[4]
C5V[3]
C5V[2]
C5V[1]
C5V[0]
CVR07
RD
C6V[3]
C6V[2]
C6V[1]
C6V[0]
C5V[11]
C5V[10]
C5V[9]
C5V[8]
CVR08
RD
C6V[11]
C6V[10]
C6V[9]
C6V[8]
C6V[7]
C6V[6]
C6V[5]
C6V[4]
CVR09
RD
C7V[7]
C7V[6]
C7V[5]
C7V[4]
C7V[3]
C7V[2]
C7V[1]
C7V[0]
CVR10
RD
C8V[3]
C8V[2]
C8V[1]
C8V[0]
C7V[11]
C7V[10]
C7V[9]
C7V[8]
CVR11
RD
C8V[11]
C8V[10]
C8V[9]
C8V[8]
C8V[7]
C8V[6]
C8V[5]
C8V[4]
CVR12
RD
C9V[7]
C9V[6]
C9V[5]
C9V[4]
C9V[3]
C9V[2]
C9V[1]
C9V[0]
CVR13
RD
C10V[3]
C10V[2]
C10V[1]
C10V[0]
C9V[11]
C9V[10]
C9V[9]
C9V[8]
CVR14
RD
C10V[11]
C10V[10]
C10V[9]
C10V[8]
C10V[7]
C10V[6]
C10V[5]
C10V[4]
CVR15*
RD
C11V[7]
C11V[6]
C11V[5]
C11V[4]
C11V[3]
C11V[2]
C11V[1]
C11V[0]
CVR16*
RD
C12V[3]
C12V[2]
C12V[1]
C12V[0]
C11V[11]
C11V[10]
C11V[9]
C11V[8]
CVR17*
RD
C12V[11]
C12V[10]
C12V[9]
C12V[8]
C12V[7]
C12V[6]
C12V[5]
C12V[4]
* 如果寄存器 CFGR0 中的 CELL10 位為低電平，則隻能對寄存器 CVR15、CVR16 和 CVR17 進行讀取操作。
表 9：標志 (FLG) 寄存器組
寄存器
RD/WR
第7位
第6位
第5位
第4位
第3位
第2位
第1位
第0位
FLGR0
RD
C4OV
C4UV
C3OV
C3UV
C2OV
C2UV
C1OV
C1UV
FLGR1
RD
C8OV
C8UV
C7OV
C7UV
C6OV
C6UV
C5OV
C5UV
FLGR2
RD
C12OV*
C12UV*
C11OV*
C11UV*
C10OV
C10UV
C9OV
C9UV
* 如果寄存器 CFGR0 中的 CELL10 位為高電平，則 C11UV、C12UV、C11OV 和 C12OV 位始終為低電平。
680313f
23
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
表 10：溫度 (TMP) 寄存器組
寄存器
RD/WR
第7位
第6位
第5位
第4位
TMPR0
RD
ETMP1[7]
ETMP1[6]
ETMP1[5]
ETMP1[4]
TMPR1
RD
ETMP2[3]
ETMP2[2]
ETMP2[1]
ETMP2[0]
TMPR2
RD
ETMP2[11]
ETMP2[10]
ETMP2[9]
ETMP2[8]
ETMP2[7]
TMPR3
RD
ITMP[7]
ITMP[6]
ITMP[5]
ITMP[4]
TMPR4
RD
NA
NA
NA
THSD
第3位
第2位
第1位
第0位
ETMP1[3]
ETMP1[2]
ETMP1[1]
ETMP1[0]
ETMP1[11]
ETMP1[10]
ETMP1[9]
ETMP1[8]
ETMP2[6]
ETMP2[5]
ETMP2[4]
ITMP[3]
ITMP[2]
ITMP[1]
ITMP[0]
ITMP[11]
ITMP[10]
ITMP[9]
ITMP[8]
表 11：包誤差代碼 (PEC)
寄存器
PEC
RD/WR
第7位
第6位
第5位
第4位
第3位
第2位
第1位
第0位
RD
PEC[7]
PEC[6]
PEC[5]
PEC[4]
PEC[3]
PEC[2]
PEC[1]
PEC[0]
表 12：診斷寄存器組
寄存器
RD/WR
第7位
第6位
第5位
第4位
第3位
第2位
第1位
第0位
DGNR0
RD
REF[7]
REF[6]
REF[5]
REF[4]
REF[3]
REF[2]
REF[1]
REF[0]
DGNR1
RD
REV[1]
REV[0]
MUXFAIL
NA
REF[11]
REF[10]
REF[9]
REF[8]
表 13：存儲器位描述
名稱
CDC
描述
比較器占空比
數值
CDC
UV/OV
比較器周期
測量之間
VREF 斷電
電池電壓
測量時間
0
(默認)
N/A (比較器關斷)
待機模式
是
N/A
1
N/A (比較器關斷)
否
13ms
2
13ms
否
13ms
3
130ms
否
13ms
4
500ms
否
13ms
5
130ms
是
21ms
6
500ms
是
21ms
7
2000ms
是
21ms
CELL10
10 節電池模式
0 = 12 節電池模式 (默認)；1 = 10 節電池模式
LVLPL
電平輪詢模式
0 = 跳轉輪詢 (默認)；1 = 電平輪詢
GPIO1
GPIO1 引腳控制
寫入：0 = GPIO1 引腳下拉接通；1 = GPIO1 引腳下拉關斷 (默認)
讀出：0 = GPIO1 引腳處於邏輯 “0”；1 = GPIO1 引腳處於邏輯 “1”
GPIO2
GPIO2 引腳控制
寫入：0 = GPIO2 引腳下拉接通；1 = GPIO2 引腳下拉關斷 (默認)
讀出：0 = GPIO2 引腳處於邏輯 “0”；1 = GPIO2 引腳處於邏輯 “1”
WDT
看門狗定時器
讀出：0 = WDT 引腳處於邏輯 “0”；1 = WDT 引腳處於邏輯 “1”
DCCx
放電電池 x
x = 1...12 0 = 關斷用於電池 “x” 的短路開關 (默認)；1 = 接通短路開關
VUV
欠壓比較電壓 *
比較電壓 = (VUV – 31)•16•1.5mV
VOV
過壓比較電壓 *
比較電壓 = (VOV – 32)•16•1.5mV
MUXFAIL
多路復用器自測試結果
讀出：0 = 測試通過；1 = 測試失敗
680313f
24
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
表 13：存儲器位說明 (續)
名稱
說明
數值
MCxI
屏蔽電池 x 中斷
x = 1...12 0 = 啟用電池 “x” (默認)
1 = 關斷中斷並清除用於電池 “x” 的標志
CxV
電池 x 電壓*
x = 1...12 電池 “x” 的 12 位 ADC 測量值
電池 “x” 的電池電壓 = (CxV – 512)•1.5mV
當 A/D 轉換在進行之中時，讀作 0xFFF
CxUV
電池 x 欠壓標志
x = 1...12 將電池電壓與 VUV 比較電壓進行比較
0 = 電池 “x” 未標有存在欠壓狀況的標志；1 = 電池 “x” 標有存在欠壓狀況的標志
CxOV
電池 x 過壓標志
x = 1...12 將電池電壓與 VOV 比較電壓進行比較
0 = 電池 “x” 未標有存在過壓狀況的標志；1 = 電池 “x” 標有存在過壓狀況的標志
ETMPx
外部溫度測量*
溫度測量電壓 = (ETMPx – 512)•1.5mV
0 = 熱停機未發生；1 = 熱停機已發生
THSD
熱停機狀態
REV
版本修正代碼
器件版本修正代碼
ITMP
內部溫度測量*
溫度測量電壓 = (ITMP – 512)•1.5mV = 8mV * T(°K)
在熱寄存器組的讀操作時狀態清至 “0”
PEC
包誤差代碼
循環冗余校驗 (CRC) 值
REF
用於診斷的基準電壓
該基準電壓 = (REF – 512)•1.5mV。正常範圍在 2.1V 至 2.9V 之內
* 電壓計算公式采用寄存器的十進制值，0 至 4095 用於 12 位寄存器，0 至 255 用於 8 位寄存器
串行命令實例
下面的例子采用了一種 3 個 LTC6803-1 或 LTC6803-3 器件
堆疊的配置：底部 (B)、中部 (M) 和頂部 (T)
寫配置寄存器 (圖 8)
1. 將 CSBI 拉至低電平
2. 發送 WRCFG 命令及其 PEC 字節
3. 發送用於頂部器件的 CFGR0 字節，然後是 CFGR1 (T)，... CFGR5 (T)，CFGR0(T) 至 CFGR5(T) 的 PEC
4. 發送用於中部器件的 CFGR0 字節，然後是 CFGR1 (M)，... CFGR5 (M)，CFGR0(M) 至 CFGR5(M) 的 PEC
5. 發送用於底部器件的 CFGR0 字節，然後是 CFGR1 (B)，... CFGR5 (B)，CFGR0(B) 至 CFGR5(B) 的 PEC
6. 將 CSBI 拉至高電平；數據在 CSBI 的上升沿鎖存至所有器件之中。S 引腳在數據鎖存時做出響應。
計算上述序列的串行接口時間：
堆棧中的器件數目 = N
序列中的字節數 = B = 每個器件 2 個命令字節和 7 個數據字節 = 2 + 7•N
每個位的串行端口頻率 = F
時間 = (1/F)•B•8 位 / 字節 = (1/F)•(2 + 7•N)•8
當采用 1MHz 串行端口時，上述三單元示例的時間 = (1/1000000)•(2 + 7•3)•8 = 184μs
680313f
25
LTC6803-1/ LTC6803-3
工作
CSBI
SCKI
SDI
WRCFG + CFGR + PEC
td
Sn
(n = 1 TO 12)
td < 2µs IF Sn IS UNLOADED
Sn, DISCHARGE PIN STATE
680313 F08
圖 8：S 引腳動作和 SPI 傳輸
讀電池電壓寄存器 (12 節電池模式)
1. 將 CSBI 拉至低電平
2. 發送 RDCV 命令和 PEC
3. 讀取底部器件的 CVR00 字節，然後是 CVR01 (B), CVR02 (B),... CVR17 (B)，再接著是 PEC (B)
4. 讀取中部器件的 CVR00 字節，然後是 CVR01 (M), CVR02 (M),... CVR17 (M)，再接著是 PEC (M)
5. 讀取頂部器件的 CVR00 字節，然後是 CVR01 (T), CVR02 (T),... CVR17 (T)，再接著是 PEC (T)
6. 將 CSBI 拉至高電平
計算上述序列的串行接口時間：
堆棧中的器件數目 = N
序列中的字節數 = B = 2 個命令字節、每個器件 18 個數據字節和 1 個 PEC 字節 = 2 + 19•N
每個位的串行端口頻率 = F
時間 = (1/F)•B•8 位 / 字節 = (1/F)•(2 + 19•N)•8
當采用 1MHz 串行端口時，上述三單元示例的時間 = (1/1000000)•(2 + 19•3)•8 = 472μs
啟動電池電壓 ADC 轉換和輪詢狀態 (跳轉輪詢)
1. 將 CSBI 拉至低電平
2. 發送 STCVAD 命令字節和 PEC (堆棧中的所有器件同時起動 ADC 轉換)
3. 將底部器件的 SDO 輸出拉至低電平並持續約 12ms 的時間
4. SDO 輸出以 1kHz 頻率跳轉，指示菊鏈中所有器件的 ADC 轉換均完成
5. 將 CSBI 拉至高電平以退出輪詢狀態
啟動電池電壓 ADC 轉換和輪詢狀態 (廣播命令和跳轉輪詢)
1. 將 CSBI 拉至低電平
2. 發送 STCVAD 命令字節和 PEC (堆棧中的所有器件同時起動 ADC 轉換)
3. 將所有並聯器件的 SDO 輸出拉至低電平並持續約 12ms 的時間
4. SDO 輸出以 1kHz 頻率跳轉，指示菊鏈中所有器件的 ADC 轉換均完成
5. 將 CSBI 拉至高電平以退出輪詢狀態
輪詢中斷狀態 (電平輪詢)
1. 將 CSBI 拉至低電平
2. 發送 PLINT 命令和 PEC
3. 假如任何器件具有某種中斷狀況，則把來自底部器件的 SDO 輸出拉至低電平；否則，SDO 為高電平
4. 將 CSBI 拉至高電平以退出輪詢狀態
680313f
26
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
LTC6803-1 和 LTC6803-3 之間的差異
LTC6803-1 和 LTC6803-3 唯一的差異是 V – 和 C0 引腳的
連接。在每顆 LTC6803 片上，V – 和 C0 是分離的信號。在
LTC6803-1 封裝中，通過把這些信號連接至同一個引腳將
V – 和 C0 信號短接在一起。在 LTC6803-3 封裝中，V – 和
C0 是分離的引腳。因此，LTC6803-1 與 LTC6802-1 引腳
兼容。對於新設計，LTC6803-3 的引出腳配置可實現至 C0
的開爾文 (Kelvin) 連接 (圖 24)。
可以使用較大的串聯電阻器和並聯電容器以降低濾波器帶
寬。因采用較大組件值而引起的測量誤差是組件值的一個
復變函數。另外，誤差還取決於測量的頻度。表 14 是一個
實例。在各例中測量的是一個 3.6V 電池，而誤差以 mV 來
顯示。對於 LTC6803-1，輸入 C1 至 C12 串聯了一個 RC
濾波器。而對於 LTC6803-3，輸入 C0 至 C12 串聯了一個
RC 濾波器。
表 14：電池測量誤差與輸入 RC 值的關繫
R = 100Ω， R = 1k，
C = 0.1µF C = 0.1µF
電池電壓濾波
LTC6803 采用了一種用於執行其模數轉換的采樣繫統，並
提供了一個基本是 0.5ms 轉換窗口內的平均值的轉換結果
(假設相對於 512kHz 的 ΔΣ 調制器頻率不存在噪聲混疊)。
這表明使用一個在 500kHz 頻率下具 30dB 衰減的低通濾
波器可能是有利的。由於 ΔΣ 積分帶寬約為 1kHz，因此濾
波器轉角頻率不必低於該值以確保準確的轉換。
可以在輸入通路中插入 100Ω 的串聯電阻器，而不會引入
重大的測量誤差。可在電池輸入與 V – 之間增設並聯電容
器，以構成圖 9 所示的 RC 濾波電路。圖 12 中的電池電量
平衡 MOSFET 會在其接通和關斷時引起小幅瞬變。使 RC
濾波器的截止頻率相對較高將在實際轉換之前提供足夠的
穩定。在 ADC 定時中提供了一個大約 500μs 的延遲，因
此 16kHz LPF 是最佳方案 (100Ω、0.1μF)，可提供 30dB
的噪聲抑制。
100Ω
Cn
100nF
+
7.5V
100Ω
100nF
680313 F09
C(n – 1)
圖 9：給電池輸入增加 RC 濾波
(示出的是一節電池接線圖)
第 1 節電池誤差
(mV，LTC6803-1)
第 2 至 12 節電池 (mV)
R = 1k， R = 10k，
C = 1µF C = 3.3µF
0.5
4.5
1.5
1.5
1
9
3
0.5
對於 LTC6803-1，不應布設與 V – 引腳串聯的電阻器。由
於電源電流源自 V – 引腳，因此該引腳上的任何電阻都可能
產生一個針對第 1 節電池 (cell 1) 的重大轉換誤差，而且，
由 RC 濾波器所引起的第 1 節電池誤差與 第 2 至 12 節電
池的誤差有所不同。
開路連接檢測
當某個電池輸入 (C 引腳) 開路時，它將影響兩個電池測
量。圖 10 示出了未在 C 引腳與電池之間實施外部濾波的應
用電路中至 C3 連接開路時的情景。在正常的 ADC 轉換中
(即：采用 STCVAD 命令)，LTC6803 將在 C3 開路的情況
下提供接近於零的 B3 和 B4 讀數。B3 出現零讀數的原因
是：在 B3 的測量期間，ADC 輸入電阻將把 C3 拉至 C2 電
壓。同樣，在 B4 的測量過程中，ADC 輸入電阻將把 C3 拉
至 C4 電壓。
圖 11 示出了在與圖 10 相同的電池組點上的開路連接，不
過這次仍然連接了一個至 C3 的外部濾波網絡。視 C3 上所
保持的電容器值的不同，B3 和 B4 的正常測量可能不會給
出接近於零的讀數，因為 C3 引腳並沒有真正開路。事實
上，當在 C3 上使用一個大的外部電容時，C3 電壓將在若
680313f
27
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
+
B4
B3
+
21
+
23
+
25
+
27
29
的導線開路的最佳方法是查看連接在輸入 C3 和 C4 之間的
電池 (電池 B4) 的數值變化。
LTC6803-1
C4
下面的算法可用於檢測至電池引腳 Cn 的開路連接：
C3
C2
1. 發出一個 STOWAD 命令 (連接有 100μA 電流源)。
MUX
C1
V–
2. 發出一個 RDCV 命令並將所有的電池測量結果存儲於陣
列 CELLA(n) 中。
100µA
3. 發出第二個 STOWAD 命令 (連接有 100μA 電流源)。
680313 F10
4. 發出第二個 RDCV 命令並將所有的電池測量結果存儲於
陣列 CELLB(n) 中。
圖 10：開路連接
5. 對於電池單元，假如 CELLA(1) < 0 或 CELLB(1) < 0，
則 V – 必定開路。
+
B4
B3
+
+
+
+
21
CF4
23
CF3
25
27
29
C4
LTC6803-1
C3
C2
MUX
對於 n = 2 至 11，倘若 CELLB(n +1) – CELLA(n + 1) >
200mV，或 CELLB(n +1) 達到 5.375V 的全標度值，則
Cn 開路。
C1
V–
如果 CELLA(12) < 0 或 CELLB(12) < 0，則 C12 必定
開路。
100µA
680313 F11
圖 11：采用 RC 濾波時的開路連接
干個 B3 和 B4 電池測量周期之後被充電至介乎 C2 和 C4
之間的電壓。這樣，當 B3 和 B4 的確切狀態事實上尚屬未
知時，B3 和 B4 的測量有可能指示一個有效的電池電壓。
為了可靠地檢測開路連接，提供了 STOWAD 命令。利用該
命令，兩個 100μA 電流源被連接至 ADC 輸入並在所有電
池轉換過程中接通。再來看一下圖 11，利用 STOWAD 命
及 B4 電池測量期間被
令，C3 引腳電壓將在 B3 電池測量 100μA 電流源拉低。與采用標準的 STCVAD 命令相比，這
往往將減小 B3 測量結果和增大 B4 測量結果。當 C3 開路
時，最大的變化出現在 B4 測量中。因此，檢測輸入 C3 上
選擇 200mV 門限以提供測量誤差容限。對於采用了一個連
接至 Cn 的電容器大於 0.5μF 的應用，重復第三步若干次將
對外部電容器進行足以符合標準的充分放電。
如果頂端 C 引腳開路而 V + 仍然處於連接狀態，那麼檢測至
頂端 C 引腳的開路連接的最佳方式是：將采用 STCVAD 命
令的所有電池測量結果之和與所有電池之和的輔助測量結
果進行比較，所使用的方法類似於圖 21 所示。當所有 12
節電池之和的測量結果明顯較低時，表明至頂端 C 引腳的
連接線存在開路 (假設已經確定其他 C 引腳均未開路)。
將 S 引腳用作數字輸出或柵極驅動器
S 輸出包括一個內部上拉 PMOS。因此，當加有一個高阻
抗負載 (例如：一個外部 MOSFET 的柵極) 時，S 引腳將起
一個數字輸出的作用。對於需要高電池放電電流的應用，
680313f
28
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
把一個分立的 PMOS 開關器件及合適的放電電阻器連接至
電池，並將柵極引出線連接至 S 輸出引腳，如圖 12 所示。
C (n)
Si2351DS
+
3.3k
S (n)
33Ω
1W
C (n – 1)
680313 F12
圖 12：外部放電 FET 連接 (示出了一節電池)
功率耗散和熱停機
連接至引腳 S1 至 S12 的 MOSFET 可用於對電池進行放
電。應采用一個外部電阻器來限制 MOSFET 所耗散的功
率。MOSFET 中的最大功率耗散受限於 LTC6803 所能容
許的發熱量。熱量過大將導致芯片溫度上升。LTC6803 I
等級器件的電特性可在芯片溫度高達 85°C 的情況下得到保
證。當芯片溫度高達 105°C 時，觀察到的測量準確度下降
極少或完全沒有。當溫度超過 150°C 時器件有可能受損，
因此推薦的最大芯片溫度為 125°C。
為避免遭受因過熱引發的損壞，LTC6803 內置了一個熱停
機電路。當在電池放電開關中耗散大量的功率時，器件會
發生過熱現像。當繫統的導熱性不良時，這一問題將加
重。
當器件不處於待機模式時，熱停機電路被使能 (見 “操作模
式”)。另外，當任何電流模式輸入或輸出吸收或供應電流
時，該電路也將被使能。如果在器件上檢測到的溫度高於
約 145°C，則配置寄存器將復位至默認狀態，從而關斷所
有的放電開關並禁止使用 ADC 轉換。當發生熱停機時，溫
度寄存器組中的 THSD 位將變至高電平。該位通過執行溫
度寄存器的讀出操作 (RDTMP 命令) 來清零。
由於熱停機中斷了正常的操作，因此應采用內部溫度監視
器來確定器件溫度接近不可接受水平的時間。
在電池數量少於 12 個的情況下使用 LTC6803
如果 LTC6803 由堆疊的電池供電，則電池的最小數目由
LTC6803 的電源電壓要求決定。電池電壓之和至少為 10V
以保證滿足所有的電氣規格。
圖 13 示出了 LTC6803 用於監視 7 節電池的實例。位置最
低的 C 輸入連接至 7 節電池，位置靠上的 C 輸入連接至
C12。其他結構 (例如：9 節電池) 將采用相同的方式進行
配置：位置最低的 C 輸入連接至電池單元，而未使用的 C
輸入則連接至 C12。未用的輸入將產生一個用於這些通道
的 0V 讀數。
另外，也可以命令 ADC 測量一個含 10 節或 12 節電池的堆
棧 (取決於控制寄存器中 CELL10 位的狀態)。還可命令
ADC 測量任何個別電池電壓。
故障保護
當使用諸如電池等高能量源時，必須始終謹慎從事。在考
慮裝配及使用過程中，繫統配置不當的方式不勝枚舉，這
或許會在電池繫統的有效壽命期限內對其產生不良的影
響。表 15 羅列了在設計保護電路時應當考慮的各種不同的
情況。前 5 種情形將在生產過程中預先采取措施加以防
範，並在 LTC6803-1/LTC6803-3 器件本身中內置合適的
保護功能電路。
電池互連完整性
涉及電池組斷裂的 FMEA 情形可能是最具破壞性的。在
LTC6803 IC 監測到電池組中的幾節電池之間存在中斷的場
合中，任何負載都將在菊鏈接線上施加一個大的反向電
680313f
29
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
NEXT HIGHER GROUP
OF 7 CELLS
100
+
+
+
+
+
+
+
NEXT HIGHER GROUP
OF 7 CELLS
V+
C12
S12
C11
S11
C10
S10
C9
S9
C8
S8
C7
S7 LTC6803-1
C6
S6
C5
S5
C4
S4
C3
S3
C2
S2
C1
S1
V–
NEXT LOWER GROUP
OF 7 CELLS
100
+
+
+
+
+
+
+
V+
C12
S12
C11
S11
C10
S10
C9
S9
C8
S8
C7
S7 LTC6803-3
C6
S6
C5
S5
C4
S4
C3
S3
C2
S2
C1
S1
C0
V–
NEXT LOWER GROUP
OF 7 CELLS
680313 F13
圖 13：利用 LTC6803-1/LTC6803-3 監視 7 節電池
表 15：LTC6803-1/LTC6803-3 失效機理影響分析
情形
影響
設計上的緩解措施
電池輸入開路 (隨機)。
IC 輸入的上電序列。
在每個至 V + 和 V – 的引腳上布設箝位二極管
(IC 的內部) 可提供替代的電源通路。
電池輸入開路 (隨機)。
差分輸入電壓過應力。
在每對電池電壓輸入端上布設齊納二極管
(IC 的內部) 以限制應力。
一組電池單元與 IC 之間的線束斷接 電源與 IC 失去連接。
(在一個采用堆疊電池組的繫統中)。
可以由一個局部電源提供單獨供電。
堆疊的 LTC6803 器件之間的
數據鏈路斷接。
“菊鏈” 通信中斷 (IC 不承受應力)。
將失去與位於斷接點以上的器件的通信。
位於斷接點以下的器件仍能進行通信並執行所有功能，
不過，輪詢功能被停用。
在電池組放電期間，菊鏈電壓反轉至高達滿電池組電壓。
位於斷接點之上的所有器件將在斷接發生之後的 2s 以內
進入待機模式。放電開關在待機模式中被停用。
電池組完整，堆疊器件之間出現
斷裂。
在充電期間菊鏈承受正的過應力。
增設備用的電流通路鏈路。見圖 14。
電池組完整，堆疊器件內部出現
斷裂。
在放電期間電池輸入承受反向過應力。
在每個電池兩端增設並聯肖特基二極管以提供負載通路冗余。
二極管和接線必須處理電池組的滿工作電流，將限制 IC
所承受的應力。
電池組完整，堆疊器件內部出現
斷裂。
在充電期間電池輸入承受正的過應力。
在每個電池兩端增設 SCR 以提供充電通路冗余。SCR 和接線
必須處理電池組的滿充電電流，將通過選擇觸發齊納二極管來
限制 IC 所承受的應力。
電池組完整，堆疊器件之間出現
斷裂。
采用具頂部端口 I/O 接線的串聯保護二極管 (對於高達 600V
的電壓，采用 RS07J)。在最底部的數據端口上使用隔離式
數據鏈路。
680313f
30
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
壓。 這種情況有可能在初始安裝或使用過程中發生於模塊
化電池繫統。在該情形中，利用上部端口數據連接線中所
需的外部串聯高電壓二極管對菊鏈端口提供了針對反向電
壓的保護，如圖 14 所示。
在操作的充電階段，該故障將導致菊鏈 ESD 箝位電路的正
向偏置，而這也將造成器件受損。在此情形中采用一根替
代連接線來傳輸電流將避免遭受這種應力 (圖 14)。
4
5
6
7
8
9
10
11
12
+
V–
13
LTC6803-1
(NEXT HIGHER IN STACK)
14
15
PROTECT
AGAINST
BREAK
HERE
SDO
OPTIONAL
REDUNDANT
CURRENT
PATH
+
SDI
SCKI
CSBI
16
RSO7J
×3
SDOI
V
SCKO
CSBO
17
18
19
+
20
LTC6803-1
(NEXT LOWER IN STACK)
21
860313 F14
圖 14：針對菊鏈的反向電壓保護 (示出了單鏈路連接)
22
23
24
內部保護二極管
LTC6803 的每個引腳都具有保護二極管，旨在幫助防止由
外部施加的超過電源軌的電壓所引起的內部器件結構受
損，如圖 15 所示。圖中示出的二極管是具有 0.5V 正向擊
穿電壓的傳統 二極管。未作標記的齊納二極管結構具有一
種反向擊穿特性––最初在 12V 擊穿，然後急速返回至一個
7V 的箝位電壓。標記為 ZCLAMP 的齊納二極管為較高電壓
器件，具有一個 30V 的初始反向擊穿電壓，而且快速返回
至 25V。所有齊納二極管的正向電壓降均為 0.5V。倘若發
生不可預知的電壓箝位或電流流動時，請參閱圖 15。把所
有引腳上的電流限制為 ±10mA 將避免 IC 受損。
25
26
27
28
29
LTC6803-3
V+
C12
SCKO
3
S12
C11
SDOI
2
S11
C10
CSBO
ZCLAMP
1
S10
C9
S9
C8
S8
ZCLAMP
ZCLAMP
ZCLAMP
ZCLAMP
ZCLAMP
ZCLAMP
C7
VREG
S7
VREF
C6
ZCLAMP
VTEMP2
S6
VTEMP1
C5
35
34
33
32
S5
C4
CSBI
S4
SDO
C3
SDI
S3
SCKI
C2
VMODE
S2
GPIO2
ZCLAMP
C1
GPIO1
S1
WDTB
C0
TOS
V–
30
44
43
42
41
40
39
38
37
36
680313 F15
NOTE: NOT SHOWN ARE PN DIODES TO ALL OTHER PINS FROM PIN 30
圖 15：內部保護二極管
讀取外部溫度探頭信息
LTC6803 包括兩個 ADC 輸入通道 (VTEMP1 和 VTEMP2)，
用於監視位於電池陣列內部的熱敏電阻 (溫度繫數通常約為
–4%/°C) 或二極管 (典型值為 –2.2mV/°C)。如圖 16 所
示，傳感器可直接由 VREF 供電 (總電流高達 60μA)。
680313f
31
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
對於那些需要較高驅動電流的傳感器，可以采用一個緩衝
運算放大器，如圖 17 所示。在這種場合，傳感器的電源實
際上間接取自 VREG 引腳。在此配置中，可支持大約 1mA
(最大值) 的探頭負載。由於 VREF 在 LTC6803 的空閑和停
機模式中是關斷的，因此熱敏電阻驅動電路也被關斷，從
而最大限度地降低了功率耗散。由於 VREG 處於始終保持接
通的狀態，因而選擇緩衝運算放大器 (圖示的 LT6000) 以
實現其超低的功耗 (12μA)。
+
LT6000
–
LTC6803-1
VREG
VREF
VTEMP2
VTEMP1
NC
V–
10k
10k
10k
NTC
10k
NTC
680313 F17
圖 17：針對較高電流傳感器實施 VREF 緩衝
擴充探頭數目
如圖 18 所示，采用一個雙通道 4:1 多路復用器來擴充通用
VTEMP1 和 VTEMP2 ADC 輸入以接受 8 個不同的探頭信號。
通過設定通用數字輸出 GPIO1 和 GPIO2 來選擇通道，而
合成信號則由 LT6004 微功率雙通道運算放大器部分進行
緩衝。探頭激勵電路將因探頭類型而異，這裡未予示出。
LTC6803-1
VREG
VREF
VTEMP2
VTEMP1
NC
V–
100k
1µF
1µF
100k
100k
NTC
680313 F16
圖 16：直接利用 VREF 驅動熱敏電阻
100k
NTC
6
4
5
+ –
另一種支持多傳感器的方法可在不使用任何 GPIO 引腳的
情況下實現。如果傳感器是 PN 二極管且多個並聯使用，則
溫度最高的二極管將產生最低的正向電壓，並且實際上建
立了至 VTEMP 輸入的輸入信號。因此，這個最熱的二極管
將對與二極管相連的 VTEMP 輸入的結果輸出起主導作用。
在此情形下，雖然並不知道熱量的具體位置或分布，但在
實際當中此類信息可能並不重要。圖 19 示出了基本原理。
在所示的任何傳感器配置中，全標度低溫結果輸出都表示
至 LTC6803 的傳感器連接存在開路故障。
PROBE8
PROBE7
PROBE6
PROBE5
7
8
1/2 LT6004
1
2
3
4
5
6
7
8
Y0
VCC
X2
Y2
X1
Y
X
Y3
74HC4052
X0
Y1
X3
INH
A
VEE
GND
B
16
15
14
13
12
11
10
9
PROBE4
PROBE3
PROBE2
PROBE1
CPO2
GPO1
VREG
VTEMP2
VTEMP1
1/2 LT6004 8
+ 3
1
2
4
–
680313 F18
1µF
V–
圖 18：利用多路復用擴充傳感器數目
LTC6803-1
VREG
VREF
VTEMP2
VTEMP1
NC
V–
200k
200k
680313 F19
圖 19：將二極管傳感器用作熱點探測器
680313f
32
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
VREG 供電，那麼基準 IC 的操作功耗將給 LTC6803 增加明
顯的熱負載，因此采用一個外部高電壓 NPN 傳輸晶體管從
電池組形成一個局部 4.4V 電源 (Vbe 低於 VREG)。GPIO1
信號負責控制一個 PMOS FET 開關，以在即將執行校準時
啟動基準。由於 GPIO 信號在停機模式中默認至邏輯高電
平，因此在空閑周期中基準將自動關斷。
增加校準和完整電池組測量
通用的 VTEMP ADC 輸入可用於對任何 0V 至 4V 信號進行
數字轉換，其準確度與第 1 節電池的 ADC 輸入緊密對應。
提供的一個有用信號是高準確度電壓基準，例如：來自
LTC6655-3.3 的 3.300V。利用該信號的周期性讀數，主機
軟件能校正 LTC6803 讀數，以把準確度提升至超過內部
LTC6803 基準的水平和 / 或驗證 ADC 操作。圖 20 示出了
一種在 LTC6803-1 的 GPIO1 輸出的控制下，優先選擇利
用電池組對一個 LTC6655-3.3 進行供電的方法。如果由
另一個有用的信號是電池組的總電壓值。這可在正常采集
過程中出現操作故障時提供一種冗余的可用電池測量，或
作為一種更加快捷的監視整個電池組電壓的方法。圖 21 示
TOP CELL POTETNTIAL
CZT5551
LTC6803-1
38
GPIO1
VREG
VTEMP1
V–
1M
Si2351DS
100nF
LTC6655-3.3
8
GND
SHDN
7
2
VOUT_F
VIN
6
3
GND VOUT_S
5
4
GND
GND
34
1
31
29
1µF
10µF
680313 F20
圖 20：提供校準基準的測量
499k
CELL GROUP+
1M
2N7002K
WDTB
2
VREG
8
VTEMP1
1
+
1/2 LT6004
–
V–
CELL GROUP–
3
2
1
3
1µF
10nF
4
31.6k
680313 F21
圖 21：將一個 VTEMP 輸入用於完整電池組電壓讀取
680313f
33
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
出了怎樣采用一個阻性分壓器來獲得完整電池組電壓的
比例表示。 當 IC 進入待機模式時 (即：當 WDTB 變至
低電平時)，采用一個 MOSFET 使電池組上的阻性負載
斷接。圖中示出了一個 LT6004 微功率運算放大器部
分，用於緩衝分壓器信號以保持準確度。該電路的優點
是：其轉換頻度大約可以比整個電池陣列的快 4 倍，因
而提供了一個較高的采樣速率選項 (代價則是精度 / 準確
度略有下降)，從而為校準與電池平衡數據保留了高分辨
率電池讀數。
提供 SPI 數據端口的高速隔離
可支持 LTC6803 的 1Mbps 數據速率的隔離技術在隔離
(電池) 側所要求的功率比 LTC6803 的 VREG 輸出所能提供
1
5V_HOST
2
SPI_CLOCK
SPI_CHIPSELECT
SPI_MASTEROUT
SPI_MASTERIN
100Ω
3
100Ω
4
100Ω
5
100Ω
6
1µF
GND_HOST
7
8
1µF
Si8441AB-C-IS
QUAD ISOLATOR
VDD1
VDD2
GND1
GND2
A1
B1
A2
B2
A3
B3
A4
B4
EN1
EN2
GND1
GND2
的要多。為使電池消耗最少，這意味著 DC/DC 功能必須與
一個合適的數據隔離電路一起執行，如圖 22 所示。一個 4
通道 (3 + 1) 數據隔離器 Si8441AB-C-IS 用於在一個主微
處理器和一個 LTC6803 之間提供非電耦的 SPI 信號連接。
一個廉價的隔離式 DC/DC 轉換器完全依靠主 5V 電源來為
隔離器功能電路供電。一個 4 通道三態緩衝器用於允許
LTC6803 上的 SPI 輸入在隔離器電路斷電時上升至邏輯高
電平，從而在待機情況下確保最低的功耗。應選擇合適的
至 VREG 的上拉元件，以便與由采用一個電流模式 SPI 接
口進行運作的 IC 施加在 VREG 上的負載相匹配，從而在操
作期間平衡所有電池中的電流。SDO 線上的附加上拉元件
(1k 電阻器和肖特基二極管) 用於改善上升時間，而在較低
數據速率應用中可能並不需要它們。
CMDSH2-3
16
15
14
13
12
4.22k
11
1/4 74ABT126
13
12
1
2
11
10
1k
4.22k
3
1/4 74ABT126
1µF
9
CSB1
4
5
4.22k
6
1/4 74ABT126
4.22k
10
8
470pF
20.0k
33nF
PE-68386
1•
•6
3
4
BAT54S
74ABT126 SUPPLY SHARED WITH
ISOLATOR VDD2 and GND2
SCI
SDO
9
1/4 74ABT126
1 LTC1693-2 8
IN1
VCC1
2
7
GND1 OUT1
3
6
VCC2
IN2
4
5
GND2 OUT2
VREG
SCKI
680313 F22
V–
10.0k
圖 22：提供一個隔離式高速數據接口
680313f
34
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
如果電池組通電則進行電源去耦
V+
V–
如圖 23 所示，LTC6803-3 可在
和
上均布設濾波電
路，因此建議采用至電池組電壓的差分旁路。齊納二極管
負責遏止過壓到達 IC 電源引腳。一個小的鐵氧體磁珠電感
器用於保護齊納二極管，特別是針對高能量 ESD 衝擊的防
護。由於 LTC6803-1 無法布設一個至 V – 的串聯電阻，因
而需要使用額外的肖特基二極管來避免由 ESD 引起的反向
電源 (襯底) 電流流動。
CELLGROUP+
BLM31PG330SN1L
100Ω
CMHZ5265B
V+
100nF
BAT46W
CELLGROUP–
V–
680313 F23
LTC6803-1 配置
CELLGROUP+
BLM31PG330SN1L
CMHZ5265B
CELLGROUP–
100Ω
100Ω
V+
100nF
V–
LTC6803-3 配置
圖 23：電源去耦
在 C0 上進行開爾文 (Kelvin) 連接的優勢
V – 印制線電阻會在底端電池的負端與 LTC6803 的 V – 引腳
之間引起一個明顯的電壓降。對於 LTC6803-1，該電壓降
將導致底端電池電壓測量誤差的增加。LTC6803-3 將 C0
與 V – 分離，因而可在 C0 上實現開爾文連接，如圖 24 所
示。V – 印制線上的任何電壓降均不會影響底端電池電壓的
測量。如圖 23 所示，開爾文連接還將可以在 V – 上提供
RC 濾波。
+
+
+
+
BATTERY
STACK
LTC6803-1
+
+
BATTERY
STACK
+
LTC6803-3
C1
+
C1
R
V
ISUPPLY
–
C0
R
ISUPPLY
V–
680313 F24
圖 24：在 C0 上進行開爾文連接
可改善底端電池電壓測量準確度
硬件停機
如欲使 LTC6803 完全停機，可把一個 PMOS 開關連接至
V +，或者利用一個隔離式電源來驅動 V +。圖 25 示出了一
個開關 V + 的實例。DZ4 的擊穿電壓約為 1.8V。如果
SHDN < 1.8V，則將沒有電流流過堆疊的 MMBTA42 和
1M 電阻器。TP0610Ks 將被完全關斷。如果 SHDN >
2.5V，則 M7 將被接通，而且所有的 TP0610K 都將接
通。
圖 26 為隔離式電源實例。該電路可為兩個用於監視 24 個
串聯連接電池的 LTC6803 供電。當 5V 電源被拿掉時，
LTC6803 將從電池吸收 1nA 的電流。請注意，在電池組總
電壓很低時 (低於 5V)，采用一個外部 V + 電源對菊鏈 SPI
操作將不具備保護作用。
PCB 布局考慮
為實現最佳性能，應采用一個 1μF 電容器對 VREG 和 VREF
引腳進行旁路。LTC6803 能夠在 V + 與 V – 之間電壓高達
55V 的情況下運作。在 PCB 布局時應謹慎地使處於不同電
壓 的 印 制 線 保 持 物 理 分 離 。 需 對 LT C 6 8 0 3 - 1 和
680313f
35
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
V+
TP0610K
1M
+
+
D1
+
C12
DZ1
15V
LTC6803-3
IC #3
C0
V
–
V+
TP0610K
C12
DZ2
15V
LTC6803-3
IC #2
+
+
1M
D2
C0
+
V–
V+
TP0610K
C12
DZ3
15V
1M
LTC6803-3
IC #1
SHDN
DZ4
1.8V
C0
50k
V–
+
+
+
DZ1, DZ2, DZ3: MMSZ5245B
DZ4: MMSZ4678T1
ALL NPN: MMBTA42
ALL PN: RS07J
680313 F25
圖 25：硬件停機電路將 LTC6803 的總電源電流減小至 1nA 以下
1µF
10k
10µF
220pF
33.2k
GND
1
16
2
15
3
14
1µF
BAT54S
1µF
11
7
10
8
9
1µF
BAT54S
1µF
1µF
1µF
6
1µF
BAT54S
1µF
1µF
100k
BAT54S IMC1210ER
1µF
1µF
100V
EACH OUTPUT
61V TYP
+V1
CMHZ5265B
COM1
1µF
1
5V
LTC1693-2
8
VCC1
IN1
2
7
GND1 OUT1
3
6
IN2
VCC2
4
5
GND2 OUT2
INPUT
5V
90mA TYP
1µF
EPF8119S
BAT54S
1µF
BAT54S
1µF
BAT54S
1µF
100k
BAT54S IMC1210ER
1µF
1µF
100V
+V2
CMHZ5265B
680313 F26
COM2
圖 26：用隔離式電源給 LTC6803 供電
680313f
36
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
LTC6803-3 的引出腳配置進行適當的選擇以方便實現這種
物理分離。任何兩個相鄰引腳之間的電壓都不超過 5.5V。
封裝本體用於隔離最高電壓 (例如：43.2V) 與最低電壓
(0V)。比如，圖 27 示出了當把 12 節 3.6V 電池連接至
LTC6803-3 時，每個引腳上的 DC 電壓 (相對於 V –)。
ΔΣ ADC 的優勢
LTC6803 采用一個 ΔΣ 模數轉換器進行電壓測量。雖然
ΔΣ 轉換器的架構可能差別很大，但其共同的特性則是在
一個轉換的過程中對輸入進行多次采樣，然後進行濾波或
平均處理以產生數字輸出代碼。與此不同，SAR 型轉換器
則是獲取輸入電壓的單個 “快照”，隨後根據該單一樣本執
行轉換。對於噪聲環境中的測量來說，ΔΣ 轉換器與 SAR
轉換器相比優勢明顯。
42.5V
42.5V
42.5V
43.2V
43.2V
43.2V
39.6V
39.6V
36V
36V
32.4V
32.4V
28.8V
28.8V
25.2V
25.2V
21.6
21.6
18V
18V
14.4V
14.4V
盡管 SAR 轉換器可具有高采樣速率，但其滿功率帶寬常常
大於 1MHz，這意味著轉換器對於達到該頻率的噪聲很敏
感。而且，許多 SAR 轉換器具有高得多的帶寬 —— 高達
50MHz 甚至更高。雖然可以對輸入進行濾波，但是如果轉
換器被多路復用以測量若干個輸入通道，那麼每個通道都
將需要一個單獨的濾波器。一個低頻濾波器不能存在於一
個多路復用器和一個 ADC 之間，並且在多個通道上實現高
掃描頻率。對 SAR ADC 進行濾波的另一個後果是：利用輸
入濾波所獲得的降噪首先將使具有高采樣速率的好處蕩然
無存，因為濾波器將需要多個轉換周期纔能實現穩定。
對於一個給定的采樣速率，ΔΣ 轉換器能實現超卓的噪聲抑
制並在單個轉換周期之內完全穩定下來 —— 這是經過濾波
的 SAR ADC 轉換器所無法做到的。就高電壓開關控制器而
言，在測量電壓中將總是存在開關噪聲，因而噪聲抑制特
別重要。
CSBI
CSBO
SDO
SDOI
SDI
SCKO
SCKI
V+
VMODE
C12
GPIO2
S12
GPIO1
C11
WDTB
S11
C10 LTC6803-3 TOS
VREG
S10
VREF
C9
VTEMP2
S9
VTEMP1
C8
NC
S8
V–
C7
C0
S7
S1
C6
C1
S6
S2
C5
C2
S5
S3
C4
C3
S4
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
0V TO 5.5V
5V
3.1V
1.5V
1.5V
0V
0V
0V
3.6V
3.6V
7.2V
7.2V
10.8V
10.8V
680313 F27
圖 27：采用 12 節 3.6V 電池時的典型引腳電壓
680313f
37
LTC6803-1/ LTC6803-3
應用信息
ΔΣ 轉換器的其他優點是其具備固有單調性，意味著它們無
漏失碼並擁有卓越的 DC 規格指標。
轉換器細節
LTC6803 的 ADC 具有一個二階 ΔΣ 調制器，其後是一個
SINC2 有限脈衝響應 (FIR) 數字濾波器。前端采樣速率為
512ksps，這極大地降低了輸入濾波要求。在每個輸入端
上布設一個簡單的 16kHz、單極點濾波器 (由一個 100Ω
電阻器和一個 0.1μF 電容器構成) 將為大多數應用提供足夠
的濾波。這些組件值將不會降低 ADC 的 DC 準確度。
每個轉換由兩個階段組成 —— 自動置零階段和測量階段。
在每個轉換時 ADC 自動置零，從而極大地改善了 CMRR。
轉換過程的後一半則是實際的測量。
噪聲抑制
圖 28 示出了 ADC 的頻率響應。滾降遵循 SINC2 響應曲
線，第一個下凹點位於 4kHz。圖中還示出了一個單極點、
850Hz 濾波器 (187μs 時間常數) 的響應曲線，該濾波器對
於寬帶噪聲的積分響應與 LTC6803 的 ADC 相同，約為
1350Hz。這就意味著，如果寬帶噪聲被加至 LTC6803 的
輸入端，則數字輸出端上的噪聲增加將與一個在其之前布
設有一個理想的 1350Hz 磚牆低通濾波器並具有寬帶寬的
ADC (例如：SAR 型) 相同。
因此，如果在一個 SAR 轉換器之前布設一個模擬濾波器以
實現與 LTC6803 相同的噪聲抑制水平，則 SAR 轉換器將
具有較慢的輸入信號響應。例如，施加至 850Hz 濾波器輸
入端的一個階躍輸入將需要 1.55ms 時間穩定至 12 位精
度，而 LTC6803 的 ADC 則隻需單個轉換周期 (1ms) 即可
實現穩定。這也意味著非常高的采樣速率並未提供任何額
外的信息，因為模擬濾波器限制了頻率響應。
雖然較高階的有源濾波器可以提供一些改善，但其復雜性
使其並不適用於高通道數測量，因為每個輸入都需要一個
濾波器。
還應注意到，SINC2 響應曲線具有一個二階滾降包絡，因
而相比於單極點模擬濾波器提供了一個額外的好處。
10
FILTER GAIN (dB)
0
–10
–20
–30
–40
–50
–60
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
680313 F28
圖 28：LTC6803 ADC 的噪聲濾波
680313f
38
LTC6803-1/ LTC6803-3
封裝描述
G 封裝
44 引腳塑料 SSOP (5.3mm)
(參考 LTC DWG # 05-08-1754 Rev Ø)
12.50 – 13.10*
(.492 – .516)
1.25 ±0.12
7.8 – 8.2
44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23
5.3 – 5.7
0.25 ±0.05
RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT
APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED
5.00 – 5.60*
(.197 – .221)
PARTING
LINE
0.10 – 0.25
(.004 – .010)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
2.0
(.079)
MAX
1.65 – 1.85
(.065 – .073)
0° – 8°
0.55 – 0.95**
(.022 – .037)
1.25
(.0492)
REF
NOTE:
1.DRAWING IS NOT A JEDEC OUTLINE
2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS
3. DIMENSIONS ARE IN
0.50
BSC
7.40 – 8.20
(.291 – .323)
MILLIMETERS
(INCHES)
4. DRAWING NOT TO SCALE
5. FORMED LEADS SHALL BE PLANAR WITH RESPECT TO
ONE ANOTHER WITHIN 0.08mm AT SEATING PLANE
0.50
(.01968)
BSC
SEATING
PLANE
0.20 – 0.30†
(.008 – .012)
TYP
0.05
(.002)
MIN
G44 SSOP 0607 REV Ø
*DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH OR PROTRUSIONS,
BUT DO INCLUDE MOLD MISMATCH AND ARE MEASURED AT
THE PARTING LINE. MOLD FLASH SHALL NOT EXCEED .15mm PER SIDE
**LENGTH OF LEAD FOR SOLDERRING TO A SUBSTRATE
†THE MAXIMUM DIMENSION DOES NOT INCLUDE DAMBAR PROTRUSIONS.
DAMBAR PROTRUSIONS DO NOT EXCEED 0.13mm PER SIDE
680313f
由凌力爾特公司提供的資料均視為準確可靠，但本公司不為其應用承擔責任。如果使用此處所描述
的電路侵犯了相關的專利權，則與本公司無關。
39
LTC6803-1/ LTC6803-3
典型應用
可級聯的 12 節鋰離子電池監視器
CASCADED SPI PORT
TO NEXT LTC6803-1
CSBI
SDI
SCKI
CELL12
RSO7J
IMC1210ER100K
100Ω
RSO7J
RSO7J
20Ω
100Ω
MM5Z5265B
BAT46W
BAT46W
1
2
3
100Ω
100nF
4
5
C12FILTER
6
DC12
7
C11FILTER
8
DC11
9
C10FILTER
10
DC10
11
C9FILTER
REPEAT INPUT
CIRCUITS FOR
CELL3 TO CELL12
12
DC9
13
C8FILTER
14
DC8
15
C7FILTER
16
DC7
17
C6FILTER
18
DC6
19
C5FILTER
20
DC5
21
C4FILTER
22
DC4
CSBO
CSBI
SDOI
SDO
SCKO
SDI
V+
SCKI
C12
VMODE
S12
GPIO2
C11
GPIO1
S11
WDTB
C10 LTC6803-3
NC
S10
TOS
C9
VREG
S9
VREF
C8
VTEMP2
S8
VTEMP1
C7
NC
S7
V–
C6
S1
S6
C1
C5
S2
S5
C2
C4
S3
S4
C3
1M
100Ω
44
CELL2
100Ω
1M
CSBI
100Ω
43
SDO* MAIN SPI PORT
TO HOST µP OR
SDI
NEXT LTC6803-1
SCKI
20Ω
42
100Ω
41
40
*REQUIRES 1k PULL-UP RESISTOR AT HOST DEVICE
(SIGNAL NOT USED FOR INTER-IC COMMUNCATION)
39 1M
1M
38
37 1M
36
35
34
33
32
31
10k
30
29
28
27
3
+
2
–
1µF
26
25
8
10nF
1/2 LT6004
4
24
23
5
6
C2FILTER
+
8
1/2 LT6004
–
7
CELL1
475Ω
3.3k
NTC1
4
10nF
680313 TA02
DC2
100Ω
RQJ0503PGDQALT
10k
100Ω
PDZ7.5B
33Ω
100Ω
1
100nF
RQJ0503PGDQALT
NTC2
1µF
C3FILTER
DC3
1M
C1FILTER
100nF
PDZ7.5B
33Ω
475Ω
3.3k
DC1
相關器件
器件型號
描述
備注
LTC6801
獨立型多節電池的電池組故障監視器
可監視多達 12 節串聯連接電池的欠壓或過壓狀況。
LTC6802 和 LTC6803 繫列的伙伴芯片
LTC6802-1
具並行尋址串行接口的多節電池的電池組監視器
在功能上等同於 LTC6803-1 和 LTC6803-3，引腳與 LTC6803-1 兼容
LTC6802-2
具一個可獨立尋址串行接口的多節電池的電池組監視器
在功能上等同於 LTC6803-2/LTC6803-4，引腳與 LTC6803-2 兼容
LTC6803-2/
LTC6803-4
具一個可獨立尋址串行接口的多節電池的電池組監視器
在功能上等同於 LTC6803-1/LTC6803-3，可實現並行通信電池組拓撲結構
680313f
40
Linear Technology Corporation
LT 0211
凌力爾特公司
www.linear.com.cn
© LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2011