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高性能锂电锂离子电池充电器设计方案

2013-11-06 15:47
Hsiao Chen
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  1 引言

  锂离子电池因具有体积小、重量轻与能量密度高等优势,所以在GSM/CDMA和高端便携式产品(如数字相机、摄像机等)中被广泛应用。锂离子电池在使用中为避免过充电、过放电对其造成的损害,而对保护电路要求较高。从而要求锂电池充电器具有严格与完善的安全保护特性。

  为此,应用新型的DS2770和DS2720芯片可以设计一个具有充电控制、电源控制、电量计数、电池保护、计时和对电池组能识别等功能的高性能锂电池充电器,其原理图如图1所示。它可替代目前市场上已有的锂电池保护/充电控制电路(充电器)。

  2 充电组合电路(充电器)的组成

  2.1 电路组成

  如图1所示,整个组合电路由DS2770充电控制器/电量计、DS2720电池保护器、DS2415实时时钟(RTC)三个芯片组成。它们均公用一个地 (VSS或Gnd)、电源(Vdd)和通信线(DQ或DATA)。而所有的电容(从C1到C10)和电阻(从R1到R12)的作用是对干扰信号滤波及对ESD(静电放电)的保护。

高性能锂电锂离子电池充电器设计方案

图1 新型高性能锂离子电池充电器设计方案图

  该充电器的负载(即主设备)是通过PACK+和PACK-引脚获得电源的,而充电器与主系统的数据通信是通过标准的l-Wire接口(标为DATA)进行。DS2720芯片的的PS引脚和主系统的开/关控制相连接,且作充电器的使能输入(低电平有效)。图1中引脚Charge source可连接到充电电源,而充电电流能按照电池额定的充电条件加以限制,其充电电压最高至15V.

  整个充电器在工作模式下消耗不足100μA的典型电流,而处于静止状态(即锂电池不处于充电状态)时典型消耗电流不到20μA.

  2.2 DS2770芯片功能与特点

  DS2770是一款集成了电池电量计量和锂离子或镍基电池充电控制器的新型芯片,其框图如图2所示。它还包含一个可选择的25mΩ检测电阻,用来实现充电电流测量。内置的测量电路能检测电压和温度值,作为充电终止的判据和安全充电环境的判据。所有测量结果保存在16字节的SRAM存储器中,它的40字节的EEPROM留给用户使用。与主系统所有信息交换都通过它的标准的l-Wire通信接口实现。该芯片为低功耗,工作状态耗电仅为80μA,静态消耗电流为0.5μA.

高性能锂电锂离子电池充电器设计方案

图2 DS2770框图

  DS2770引脚及其功能如下:

  UV 当电池电压检测为低值时的输出端,其低电平有效;

  CC 充电控制输出,其低电平有效;

  Vch 充电电压输入;

  SNS 电流捡测电阻连接端;

  Vdd 芯片电源端;

  Vss 地端;

  DATA 数据输入/输出端;

  LS1与LS2 电流检测输入端;

  Vin 电池电压检测输入。

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