多用电池充电控制器DS2770及应用

1概述

DS2770电池监测器和充电控制器能完成电池维护所需的各种功能，和主系统处理器使用时，DS2770能完成充电、剩余电量估算、安全监测、永久数据存储等功能。它有独特的ID、数字温度检测器、测量电池电压电流的A/D变换器、控制电池电流流入流出量的集成电流累加器、耗时计时器、重要数据存储器及可对锂电池和镍氢电池充电的控制器。电流测量通过25mW的集成电阻或外部检测电阻完成，电流、电压和温度的精度能满足电池充电控制和安全的需要，用户可选用脉冲技术对锂电池充电或d T/dt技术对镍氢电池充电，此外，为了更安全便利，还有可编程的充电定时器和电池低压恢复功能。处理器和DS2770用一线接口来传递信息。因此DS2770仅需四个输出 连接：电池功率、充电电源、接地和一线接口。同时DS2770还有EEPROM和SRAM存储器用于电池信息存储。EEPROM存储重要的电池数据；SRAM存储临时数据。

2内部结构及引脚功能

DS2770采用16脚TSSOP封装，引脚排列如图1所示。

DS2770引脚功能如下：

脚1(UV)：电池欠压检测输出。电池电压低于最低电池电压阈值(VLB)，该脚以小充电率给电池充电。
脚2(CC)：充电控制输出。电池电压大于或等于VLB，该脚控制电池的充电。
脚3(VCH)：充电电源输入。充电电源接此脚，DS2770测量后再决定是否充电。
脚4、5、6(SNS)：检测电阻连接。接电池组的负极，用内部检测电阻时，检测电阻接在VSS和SNS之间。
脚8(IS2)：电流检测输入。用10kW电阻把引脚接到SNS，IS1和IS2之间接0.1mF的电容完成低通滤波。
脚9(IS1)：电流检测输入。用10kW电阻把引脚接到VSS，IS1和IS2之间接0.1mF的电容完成低通滤波。
脚11、12、13(VSS)：元件接地。直接接电池的负极，对外部检测电阻方式，检测电阻接在VSS和SNS之间。
脚14(DQ)：数据输入／输出。用1-线数据线。开漏输出激励器，引脚接电池组的DATA端。引脚有用于检测电源断开的内部下拉。
脚15(VIN)：电压检测输入。通过输入引脚监测电池的电压。
脚16(VDD)：电源输入。用于DS2770的输入电源电压(2.7～5.5V)
脚7和10(NC)：空脚。

3功能及应用

3.1电源方式

DS2770有两种电源方式：有源模式和睡眠模式。在有源工作模式，DS2770连续测量电流、电压、温度和时间，而且有电流流量累加和充电控制。主系统可采用此数据。仅当状态寄存器的PMOD设为1及以下情况出现时，DS2770才进入睡眠模式：

CINI设为0，DQ线保持低电平超过2秒。如果在充电，则充电立即停止。
CINI设为1，DQ线保持低电平超过2秒。如果在充电，则充电完成后进入睡眠模式。
而以下情况出现，DS2770进入有源工作模式：
DQ线为高电平。
CINI设为1时，VCH的电压大于VDD。
一旦DS2770识别出DQ低电平超过 2秒，就进入睡眠模式，电源电流降到ISLEEP将用时11 秒。当给VDD加电时，DS2770默认为有源工作模式。

3.2充电功能

DS2770可单独作为支持对锂电池和镍氢电池充电的控制器工作，充电的电池类型通过状态寄存器CTYPE选择(0用于锂电池，1用于镍氢电池)。两者的充电控制是通过外部直流或限流充电电源的开/关选通完成，如果电池电压低于 VLB且有充电电源，脚UV降为低电平，在快速充电开始前，要以小充电速率恢复电池电压，在图2应用电路中，UV通过一个360 W的串联电阻限制涓流充电电流。电阻的选择取决于充电电源。UV 降为低电平与电池组的状态(如电池温度和CINI)无关，电池电压达到VLB时，UV升为高电平。当涓流充电时，状态寄存器的CSTAT1和CSTAT0被清零，相应地用0、1值表示充电。

通过下列方式之一可开始快速充电：

发出开始充电命令(B5h)；
状态寄存器的CINI设为1时，VCH脚上有充电电源。
注：如果VDD低于1.8V，电池涓流充电达到VLB，开始快速充电。充电开始后，有下列情况出现，快速充电推迟：
充电温度超过TCL(0°C)和TCH(40°C)；
VCH小于VDD；
转换数据无效；
电池电压低于VLB(3.0V)。

以上状况消失后，低电平CC脚开始快速充电，在快充期间，CC保持低电平，仅在周期性的测试充电电源是否过早断开时，CC每55ms有约27ms升为高电平。只要充电电源未断开，温度在有效范围内，充电就以CTYPE所选方式进行。如果充电电源断开或发出停止充电命令(BEh)，CC升为高电平，而且充电也要重新开始。如果 DQ线保持低电平大于2s，且CINI设为0，充电停止。快速充电期间，状态寄存器的CTTATI和 CSTAT0相应地用0，1表示；充电完成，CSTAT1和CSTAT0用1，1表示。充电状态锁存时要清零。一旦充电完成或失败，DS2770可进入睡眠方式或保持有源工作。

3.3锂电池充电

锂电池的快速充电分两步完成，当电池电压低于充电电压阈值VCV时，通过控制充电电源的电流对电池进行大电流充电，CC脚一直保持低电平，激励pnp或p沟道MOSFET开关。当电池电压达到VCV，则采用脉冲充电技术，在CC变为高电平后，允许CC保持tVCV时长(875ms)的低电平。当电池电压又降至VCV以下，CC又变为低电平。由于CC占空因数变化慢，脉冲充电持续进行，电池电压衰减时间超过13.125s，充电停止。充电衰减时间包括875ms的低电平时间和时间为14s的15个周期的高电平，平均充电率是设置充电率的1/16。