新型高性能超級(jí)電容充電器的設(shè)計(jì)方案

?

　　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(shì)，所以在GSM/CDMA和高端便攜式產(chǎn)品（如數(shù)字相機(jī)、攝像機(jī)等）中被廣泛應(yīng)用。鋰離子電池在使用中為避免過(guò)充電、過(guò)放電對(duì)其造成的損害，而對(duì)保護(hù)電路要求較高。從而要求鋰電池充電器具有嚴(yán)格與完善的安全保護(hù)特性。

　　為此，應(yīng)用新型的DS2770和DS2720芯片可以設(shè)計(jì)一個(gè)具有充電控制、電源控制、電量計(jì)數(shù)、電池保護(hù)、計(jì)時(shí)和對(duì)電池組能識(shí)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(chǎng)上已有的鋰電池保護(hù)／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(gè)組合電路由DS2770充電控制器／電量計(jì)、DS2720電池保護(hù)器、DS2415實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）三個(gè)芯片組成。它們均公用一個(gè)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(duì)干擾信號(hào)濾波及對(duì)ESD（靜電放電）的保護(hù)。

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

　　該充電器的負(fù)載（即主設(shè)備）是通過(guò)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的l－Wire接口（標(biāo)為DATA）進(jìn)行。DS2720芯片的的PS引腳和主系統(tǒng)的開／關(guān)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(gè)充電器在工作模式下消耗不足100μA的典型電流，而處于靜止?fàn)顟B(tài)（即鋰電池不處于充電狀態(tài)）時(shí)典型消耗電流不到20μA。

　　2.2 DS2770芯片功能與特點(diǎn)

　　DS2770是一款集成了電池電量計(jì)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(gè)可選擇的25mΩ檢測(cè)電阻，用來(lái)實(shí)現(xiàn)充電電流測(cè)量。內(nèi)置的測(cè)量電路能檢測(cè)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(cè)量結(jié)果保存在16字節(jié)的SRAM存儲(chǔ)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(guò)它的標(biāo)準(zhǔn)的l－Wire通信接口實(shí)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(dāng)電池電壓檢測(cè)為低值時(shí)的輸出端，其低電平有效；

　　CC 充電控制輸出，其低電平有效；

　　Vch 充電電壓輸入；

　　SNS 電流撿測(cè)電阻連接端；

　　Vdd 芯片電源端；

　　Vss 地端；

　　DATA 數(shù)據(jù)輸入/輸出端；

　　LS1與LS2 電流檢測(cè)輸入端；

　　Vin 電池電壓檢測(cè)輸入。