摘要
MP279x电池监控器系列（包括MP2787 、 MP2790 、 MP2791 、 MP2796和MP2797）支持对单电池电压和电池组电流进行ADC (模数转换器)采样。
电池电压和电池组电流一般通过工厂校准，其校准精度可以在各器件相应的数据手册中获取，但通过系统级校准可以实现更高的精度。本文将对ADC校准进行介绍，包括参数说明和校准指南。
简介
MP279x电池监控器系列（包括MP2787 、 MP2790 、 MP2791 、 MP2796和MP2797 ）支持对单电池电压和电池组电流进行ADC采样。其电池电压校准通过比较实际电池电压与测量电压，确定系统微控制器 (MCU) 可以使用的校正系数，从而提高测量精度。该校准基于单电池电压增益的校准过程。
电池组电流ADC校准则通过测量SRP和SRN引脚间电流采样电阻（分流器）两端的电压，从而确定电池组电流。该校准需首先确定偏移量，再计算ADC电流增益。
校准
电池电压校准过程
电池电压校准依赖于电池电压的测量增益。可遵循以下步骤进行电池电压校准：
- 在器件C0和C1引脚之间施加已知电池电压(VCELL, 约为 4000mV)。
- 通过MCU在寄存器0x99 [0]中写入 1 ，以启动高分辨率扫描；
- 读取寄存器0x99 [1]；如果0x99 bit[0]= 0x1 ，则 ADC 扫描完成；
- 读取寄存器0x6C [14:0]，得到十进制读数（由十六进制转换而来）；
- 通过公式（1）计算电池电压增益：
再通过公式 (2) 估算由ADC 计算得到的电池电压 (VCELL_ADC):
上述电池电压校准过程仅适用于室温条件 0°C ≤ TA ≤ 25°C)。对于其他温度范围，请使用公式 (2) 对 VCELL_ADC 进行温度补偿校准，以进一步提高精度并最终获得特定温度 (VCELL_TEMPC)下的校准值。其他温度下的校准过程如下所述：
如果 TA < 0°C，则使用公式 (3) 的温度补偿计算 VCELL_TEMPC :
如果 0°C ≤ TA ≤ 25°C, 则用公式 (4) 估算 VCELL_TEMPC:
如果 TA > 25°C，用公式 (5) 计算 VCELL_TEMPC:
注:LSB替换为校准增益，通过读数乘以增益即可直接得到校准结果。
可取多个读数并计算平均值以提高校准精度。
电池电压校准示例
在C0和C1之间施加4000mV (VCELL) ），可得到26233的测量结果。然后通过公式（6）估算增益：
VCELL_ADC 可采用公式 (7) 来计算：
如果温度超出室温范围 (TA < 0°C 或 TA > 25°C)），则更新公式 (3) 和公式 (5)。例如，分别采用公式 (8) 和公式 (9) 来估算-20°C和 +40°C时的 VCELL_TEMPC:
MCU 使用此校准参数（增益）来调整每节电池的读数。
图 1 展示了校准前后室温下不同电池输入电压下的电池测量误差。
图1：测量范围内的绝对电池电压误差比较（室温）
图2展示了校准前后，当 VCELL = 4V，每个电池在不同温度下的测量误差。校准过程对室温范围以外的数据进行了温度补偿。
图2: 不同温度下的绝对电池电压误差（ VCELL = 4.5V ）比较
电池组电流校准过程
遵循以下步骤进行电流校准操作：
- 首先确保SRP和 SRN 引脚间的电流采样电阻上没有电流经过；
- 在0x99 [0]中写入 1 ，以启动高分辨率扫描；
- 如果0x99 [1] = 0x1 ，则 ADC 扫描完成；
- 读取寄存器0x6B [15:0]，获得十进制读数1（由十六进制格式转换而来）；
- 施加已知电流 (IC, about 1A) 并确保电流流过电流采样电阻 (RSENSE).
- 在0x99 [0]中写入 0，并重复步骤 2 和 3 以获取十进制读数（由十六进制格式转换而来）；
- 用公式（10）计算偏移量：
- 用公式（11）估算电流增益：
分别用公式（12）和公式（13）进行电流 (IADC) 和电压 (VADC) c校准：
注：为了提高校准精度，可取多个读数1和读数，并计算平均值。
电池组电流校准示例
本例中，RSENSE 取值 200mΩ。当SRP和 SRN 之间没有电流流过时，电池组电流 ADC 测量值即为偏移量，如公式 (14) 所示：
在 RSENSE上施加500mA电流（流经SRP和 SRN 之间） ，并利用公式 (15) 估算下一个读数：
用公式（16）计算电流增益：
用公式（17）估算 VADC:
图3展示了校准前后室温下不同 VSRP_SRN 下的电流测量绝对误差比较：
图3：测量范围内的绝对电池组电流误差比较
图4展示了校准前后室温下不同 VSRP_SRN 下的电流测量相对误差比较。
图4：测量范围内的相对电池组电流误差比较
校准前后，不同温度下、不同 VSRP_SRN 下的电流测量绝对误差比较如图5所示。
图 5：全温范围内的绝对电池组电流误差比较
校准前后，在 VSRP_SRN = ±90mV, ±60mV, ±30mV时、不同温度下的电流测量相对误差比较如下图所示。
图6：全温范围内的固定电流点相对测量误差比较
总结
表1展示了电池电压测量误差比较。
VCELL = 4.5V时，65 个芯片校准前后在不同温度下的电池测量误差比较如图7所示。
图7：全温范围内65 个芯片的电池8（4.5V ）绝对测量误差比较
表2展示了电池组电流测量误差对比数据。
图 8 显示了校准前后 65 个芯片在不同温度下的电池组电流测量误差。
图8：65 个芯片在全温范围内的相对电池组电流误差(VSRP-SRN = -70mV)比较
由此可见，根据本文提供的方法进行校准后，电池电压和电池组电流测量结果可以得到显著改善。
结语
本文介绍了MP279x系列电池监控器的电池电压和电池组电流测量校准方法和步骤。电池电压校准之后，室温 (TA)下的误差可降至 ± 1mV以内；全温范围内的校准前误差为 ± 12.5mV ，校准后误差则在 ±5 mV 以内。对电池组电流测量进行校准之后，室温下的电池组电流测量误差可降至 ±0.1% x (读数 ± 6μV )，全温范围内误差可降至 ±0.2% x (读数 ± 6μV )。
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