新型高性能鋰離子電池充電器的設(shè)計方案

Vch 充電電壓輸入；

SNS 電流撿測電阻連接端；

Vdd 芯片電源端；

Vss 地端；

DATA 數(shù)據(jù)輸入/輸出端；

LS1與LS2 電流檢測輸入端；

Vin 電池電壓檢測輸入。

3 充電組合電路的保護特性

如圖1所示，應用外接的二只N溝道MOSFET(IRF840)Vp3與Vp4和DS2720芯片來實現(xiàn)對單體鋰離子或鋰聚合物電池安全保護，即可以達到保護電池免受過量充電、過量消耗、過高放電電流以及過高溫度損害等。DS2720具有涓流充電功能，可恢復已深度放電的電池。用主系統(tǒng)軟件還能夠通過DS2720與DS2770芯片的引腳DQ檢測到電池產(chǎn)生故障的原因并由主系統(tǒng)向用戶匯報。

需要指出的是MOSFET管被接在了充電組合電路的高端，位于充電電源和鋰離子電池正端之間。為確保其數(shù)據(jù)在發(fā)生保護性故障或當充電組合電路處于休眠模式時不丟失，最好由鋰離子或鋰聚合物電池直接給DS2770和DS2415供電。否則的話，當MOSFET被關(guān)掉時數(shù)據(jù)將丟失。該DS2720芯片為低功耗,工作狀態(tài)耗電僅為12.5μA，靜態(tài)消耗電流為1.5μA。

DS2720引腳及其功能如下：

PLS 電池組的正端輸入；

PS 系統(tǒng)(功率)開關(guān)檢測輸入，低電平有效；

DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出；

CP 電量儲存容量；

CC 充電控制輸入；

DC 放電控制輸出。

4 充電與控制

DS2770的功能之一是利用簡單的限流型電源給電池充電，通過控制外部PNP晶體管Vp1(FMMT718型)和Vp2(4403型)，DS2770能以恒定電流給鋰離子或鋰聚合物基的電池組進行均充電，直到電壓上升到工廠設(shè)定的4．1V或4．2V限值。然后，它以脈沖充電方式注滿電池。

DS2770還提供了一個輔助的充電終止控制，即當電池溫度超過＋50℃或電池的充電時間超過用戶設(shè)定的最大充電時間時均能終止充電。要啟動充電，只需接個限流型電源(最高15V)到Charge source端即可。

5 充電電量計數(shù)

DS2770也可用作一個高精度電量計。電流測量通過一個內(nèi)部的25mΩ檢測電阻實現(xiàn)(見圖2)，其最低分辨率為62.5μA，動態(tài)范圍高達±2A的平均電流。

在GSM／CDMA應用中，DS2770可十分容易地跟蹤放電電流，它內(nèi)部的自動補償功能可在芯片整個工作范圍之內(nèi)保持測量的精確度,并能對所累加的電流、電壓和溫度進行實時測量，再加上保存于DS2770內(nèi)EEPROM的電池特性數(shù)據(jù)，使得主系統(tǒng)處理器能夠精確計算出電量，同時僅消耗很少的系統(tǒng)資源。由于DS2770直接由電池驅(qū)動，電量計數(shù)信息在電池組被拿開或由于保護性故障電源失效時不會被丟失。

6 實時時鐘RTC

DS2415為主系統(tǒng)提供了一個精度達2分鐘/月的RTC。它需要一個32.768kHz／6pF的外部晶體連接到DS2415的引腳Xl和X2。由于DS2415直接由電池供電，這種結(jié)構(gòu)是其它充電器電路所沒有的。而將DS2415時鐘置于MOSFET管的內(nèi)側(cè)，可以為主系統(tǒng)提供一個高精度保障的時鐘，甚至當主系統(tǒng)電源失去時也可以保持正確的時間信息，免去了在主系統(tǒng)中增加超級電容或紐扣電池作為備用電源的麻煩。

DS2415引腳功能如下：

Vbat 電源輸入腳2.5～5.5V。

7 電池組信息的保存

DS2770含有40字節(jié)的EEPROM留給用戶訪問，而DS2720又額外增加了8個字節(jié)。電池組制造商可以利用這些空間保存相關(guān)的電池組信息，例如電池化學類型，組裝日期，用于電量計數(shù)的電池特有信息等，一旦寫入EEPROM將永久鎖定，甚至于當主系統(tǒng)電源丟失和ESD事件發(fā)生時仍能保證數(shù)據(jù)的完整性。此外，每個芯片具有一個唯一的64位序列碼，以便于讓主系統(tǒng)或充電器識別。

8 結(jié)語

按此方案實施的高性能鋰電池充電組合電路（充電器）具有較高的性能價格比，即功能優(yōu)異而成本低廉。