電池電量計和充電器芯片DS2770的原理及應用

１　主要特點

ＤＳ２７７０是Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司生產的一款電池電量計和鋰／鎳化學電池充電器集成器件，它可以通過１－Ｗｉｒｅ接口與主系統進行通信，以讀取電壓、溫度等測量信息，同時讀寫ＥＥＰＲＯＭ存儲器，因而可廣泛應用于便攜式設備中。

ＤＳ２７７０電池管理ＩＣ可完成多種功能，它可利用簡單的限流型電源給電池充電，也可作為一個高精度電量計。在通過１－Ｗｉｒｅ通信接口與主系統連接時，ＤＳ２７７０可以提供充電、剩余電量估計、安全管理、非易失性參數存儲等功能，ＤＳ２７７０的主要特點如下：

●可由用戶選擇鋰脈沖充電或鎳電池充電（ｄＴ／ｄｔ充電終止方式）?

●帶有實時失調糾正的高精度電流測量功能，可選擇內部集成的２５ｍΩ檢測電阻?

●帶有３２字節可鎖定的ＥＥＰＲＯＭ和１６字節ＳＲＡＭ?

● 具有Ｄａｌｌａｓ １－Ｗｉｒｅ 數字通信接口和唯一的６４位ＩＤ。

２　引腳功能

ＤＳ２７７０為１６腳ＴＳＳＯＰ封裝，圖１為其引腳排列圖，各引腳的功能如下：

ＵＶ ：電池電壓檢測端，當檢測到電池電壓為較低值時，該端輸出低電平；

ＣＣ：充電控制輸出端?低電平有效；

ＶＣＨ：充電電壓輸入端；

ＳＮＳ ：電流撿測電阻連接端；

ＶＩＮ：電池電壓檢測輸入；

ＶＤＤ：芯片電源端；

ＶＳＳ：地端；

ＤＱ：數據輸入／輸出端；

ＬＳ１與ＬＳ２：電流檢測輸入端。

３　ＤＳ２７７０的結構原理

ＤＳ２７７０為鋰離子電池充電器時采用脈沖充電方式，該方法在充電源和充電終止方式上與線性充電有所不同。脈沖充電器需要一個限制電流等于期望充電率的電源；在脈沖充電占空比降低到一定程度（如低于５％至１０％）時，脈沖充電終止。實際上，ＤＳ２７７０還具有輔助的充電終止控制方式，即在電池溫度超過＋５０℃或用戶設定的最大充電時間用盡時可終止充電。ＤＳ２７７０作為電量計時，其最低分辨率為６２．５μＡ，ＤＳ２７７０內部的ＥＥＰＲＯＭ可使系統處理器精確計算出電量。

ＤＳ２７７０的內部結構原理如圖２所示。由圖可見，該器件主要由１－Ｗｉｒｅ接口和地址、用于測量電池電壓、溫度、電流及累積電流的模數轉換器ＡＤＣ、ＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ、以及充電控制電路等部分組成。

電流測量可通過內部２５ｍΩ檢測電阻來實現。將ＩＳ１通過１０ｋΩ電阻接ＶＳＳ，而將ＩＳ２通過１０ｋΩ電阻接ＳＮＳ，這樣，ＩＳ１與ＩＳ２之間的電流差即可用于指示電池是被充電（電流差為正）還是在放電（電流差為負）。

ＤＳ２７７０有２５６字節的訪問空間，其中，低３２字節為命令、狀態和控制寄存器，之后的３２字節為用戶可訪問的ＥＥＰＲＯＭ，可用于保存一般信息。但應注意：ＥＥＰＲＯＭ一旦寫入，將永久鎖定，以保證數據完整性。但寄存器和ＥＥＰＲＯＭ可通過１－Ｗｉｒｅ接口訪問。

圖3

４ ＤＳ２７７０的應用電路

使用脈沖充電器應該使用限流且穩壓的電源，由于脈沖充電器不調節充電電流，因此，限流是必要條件，不過巧妙通過無源元件，ＤＳ２７７０也可使用限流非穩壓電源。其具體電路如圖３所示。

圖中，當充電電源連接到ＣＳ和ＰＡＣＫ之間，且ＤＳ２７７０檢測到電源后，即可開始給電池充電。電路中，肖特基二極管Ｄ１用于禁止電容Ｃ１通過充電電源放電；二極管Ｄ２可為ＶＣＨ提供高于ＶＤＤ約０．５Ｖ的余量，同時還可阻止電池通過充電電源放電；此外，為了使ＶＣＨ端電壓在整個充電周期內都高于電池電壓，電容Ｃ１的容值應該大于１．５μＦ。