電池電量計(jì)和充電器芯片DS2770的原理及應(yīng)用

１　主要特點(diǎn)

ＤＳ２７７０是Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司生產(chǎn)的一款電池電量計(jì)和鋰／鎳化學(xué)電池充電器集成器件，它可以通過１－Ｗｉｒｅ接口與主系統(tǒng)進(jìn)行通信，以讀取電壓、溫度等測(cè)量信息，同時(shí)讀寫ＥＥＰＲＯＭ存儲(chǔ)器，因而可廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備中。

ＤＳ２７７０電池管理ＩＣ可完成多種功能，它可利用簡(jiǎn)單的限流型電源給電池充電，也可作為一個(gè)高精度電量計(jì)。在通過１－Ｗｉｒｅ通信接口與主系統(tǒng)連接時(shí)，ＤＳ２７７０可以提供充電、剩余電量估計(jì)、安全管理、非易失性參數(shù)存儲(chǔ)等功能，ＤＳ２７７０的主要特點(diǎn)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(shí)時(shí)失調(diào)糾正的高精度電流測(cè)量功能，可選擇內(nèi)部集成的２５ｍΩ檢測(cè)電阻?

●帶有３２字節(jié)可鎖定的ＥＥＰＲＯＭ和１６字節(jié)ＳＲＡＭ?

● 具有Ｄａｌｌａｓ １－Ｗｉｒｅ 數(shù)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(cè)端，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓為較低值時(shí)，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(cè)電阻連接端；

ＶＩＮ：電池電壓檢測(cè)輸入；

ＶＤＤ：芯片電源端；

ＶＳＳ：地端；

ＤＱ：數(shù)據(jù)輸入／輸出端；

ＬＳ１與ＬＳ２：電流檢測(cè)輸入端。

３?。模樱玻罚罚暗慕Y(jié)構(gòu)原理

ＤＳ２７７０為鋰離子電池充電器時(shí)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(gè)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(shí)，脈沖充電終止。實(shí)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(shè)定的最大充電時(shí)間用盡時(shí)可終止充電。ＤＳ２７７０作為電量計(jì)時(shí)，其最低分辨率為６２．５μＡ，ＤＳ２７７０內(nèi)部的ＥＥＰＲＯＭ可使系統(tǒng)處理器精確計(jì)算出電量。

ＤＳ２７７０的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(cè)量電池電壓、溫度、電流及累積電流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ＡＤＣ、ＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ、以及充電控制電路等部分組成。

電流測(cè)量可通過內(nèi)部２５ｍΩ檢測(cè)電阻來實(shí)現(xiàn)。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(fù)）。

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

圖3

４ ＤＳ２７７０的應(yīng)用電路

使用脈沖充電器應(yīng)該使用限流且穩(wěn)壓的電源，由于脈沖充電器不調(diào)節(jié)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(wěn)壓電源。其具體電路如圖３所示。

圖中，當(dāng)充電電源連接到ＣＳ和ＰＡＣＫ之間，且ＤＳ２７７０檢測(cè)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(shí)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(gè)充電周期內(nèi)都高于電池電壓，電容Ｃ１的容值應(yīng)該大于１．５μＦ。