新型高性能鋰離子電池充電器的設計方案

摘要：介紹了新型高性能充電組合電路(充電器)的設計方案及其功能和特點，它是由DS2770、DS2720等芯片組合設計而成。

關鍵詞：充電器的控制與保護；電量計量；1-Wire接口；鋰離子電池組

Design of a New Type and High Performance Charger for Lithium Ion Battery

WU Xing-hua

Abstract:A new type and high performance lithium ion battery charger consists of the chips DS2770 and DS2720 etc. The functions and featuers of the designd plan are introduced.

Keywords:Control and protection of charger; Electricity meter; 1-Wire interface; Lithium ion battery 　

1 引言

鋰離子電池因具有體積小、重量輕與能量密度高等優(yōu)勢，所以在GSM/CDMA和高端便攜式產品(如數(shù)字相機、攝像機等)中被廣泛應用。鋰離子電池在使用中為避免過充電、過放電對其造成的損害，而對保護電路要求較高。從而要求鋰電池充電器具有嚴格與完善的安全保護特性。

為此，應用新型的DS2770和DS2720芯片可以設計一個具有充電控制、電源控制、電量計數(shù)、電池保護、計時和對電池組能識別等功能的高性能鋰電池充電器，其原理圖如圖1所示。它可替代目前市場上已有的鋰電池保護／充電控制電路（充電器）。

2 充電組合電路（充電器）的組成

2.1 電路組成

如圖1所示，整個組合電路由DS2770充電控制器／電量計、DS2720電池保護器、DS2415實時時鐘（RTC）三個芯片組成。它們均公用一個地 (VSS或Gnd)、電源(Vdd)和通信線(DQ或DATA)。而所有的電容(從C1到C10)和電阻(從R1到R12)的作用是對干擾信號濾波及對ESD（靜電放電）的保護。

圖1 新 型 高 性 能 鋰 離 子 電 池 充 電 器 設 計 方 案 圖

該充電器的負載(即主設備)是通過PACK＋和PACK－引腳獲得電源的，而充電器與主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信是通過標準的l－Wire接口(標為DATA)進行。DS2720芯片的的PS引腳和主系統(tǒng)的開／關控制相連接,且作充電器的使能輸入(低電平有效)。圖1中引腳Charge source可連接到充電電源,而充電電流能按照電池額定的充電條件加以限制,其充電電壓最高至15V。

整個充電器在工作模式下消耗不足100μA的典型電流，而處于靜止狀態(tài)(即鋰電池不處于充電狀態(tài))時典型消耗電流不到20μA。

2.2 DS2770芯片功能與特點

DS2770是一款集成了電池電量計量和鋰離子或鎳基電池充電控制器的新型芯片,其框圖如圖2所示。它還包含一個可選擇的25mΩ檢測電阻，用來實現(xiàn)充電電流測量。內置的測量電路能檢測電壓和溫度值，作為充電終止的判據(jù)和安全充電環(huán)境的判據(jù)。所有測量結果保存在16字節(jié)的SRAM存儲器中，它的40字節(jié)的EEPROM留給用戶使用。與主系統(tǒng)所有信息交換都通過它的標準的l－Wire通信接口實現(xiàn)。該芯片為低功耗,工作狀態(tài)耗電僅為80μA，靜態(tài)消耗電流為0.5μA。

圖2 DS2770框圖

DS2770引腳及其功能如下：

UV 當電池電壓檢測為低值時的輸出端，其低電平有效；

CC 充電控制輸出,其低電平有效；