DS2720功能及其应用技术研究

1 引言
锂离子电池具有体积小、重量轻与能量密度高等优点，在GSM／CDMA和高端便携式产品、通信终端等电子产品中应用广泛。由于锂离子电池的特点，其保护电路是不可缺少的。目前市场上锂离子电池保护电路有很多类型，但大多功能不完善，仅有过充、过放、过流保护，没有过热保护和程序控制、监测功能，然而在放电电流较大时电池有过热的可能。如果没有过热保护，将会严重影响锂电池的使用，而且保护电路具有可程序监测、控制的功能也是很有必要的。Dallas公司推出的锂离子保护器件DS2720不仅具有过热保护功能，还带有独特的1-Wire接口，可用于程序监测、控制器件的工作，具有智能化特性，使用可靠。

2 DS2720功能和主要特点

DS2720是一款单节可充电锂电池保护器件，通过控制外部开关器件切断充电和放电通路，从而实现对锂离子电池的保护。该器件可以对单锂离子或锂聚合物电池进行有效安全保护，使电池免受过量充电、过量消耗、过高放电电流以及过高温度的损害。

DS2720的主要特点如下：

当芯片温度超过过热基准时进行过热保护。

8字节可锁定EEPROM，用于存储电池信息。

采用9 V电荷泵为外部N沟道保护MOSFET提供高侧驱动，与常见的使用相同FET的低侧保护电路相比具有更低的导通电阻。 具有Dallas 1-Wire数字通信接口和唯一的64位ID，通过其1-Wire接口提供主机系统对保护寄存器、状态寄存器、特殊功能寄存器、EEPROM寄存器以及EEPROM等内部存储器的读写访问。

允许系统通过1-Wire接口对DS2720保护功能进行使能和关断，监测充放电异常情况，此外DS2720还可作为电池选择器。

超低功耗，工作状态耗电仅为15μA，静态消耗电流为1 μA。

3 引脚功能及内部结构

3.1 引脚功能

DS2720采用8引脚μSOP封装，引脚排列如图1所示。DS2720引脚功能如下：


引脚1(PLS)：电池组的正极输人。采用100Ω电阻将该引脚接至由两个N沟道MOSFET控制的电池输出端，用于充电检测和过流检测。
引脚2(PS)：系统(功率)开关检测输入，低电平有效。当DS2720处于"睡眠"模式时，此引脚输入低电平，唤醒DS2720至工作模式，此引脚可接至主微处理器I／O口由主微处理器进行控制。
引脚3(DQ)：数据输人／输出。1-Wire总接接口，经上拉电阻接至主微处理器I／O口和主微处理器进行数据通信。
引脚4(VSS)：接地。直接接锂电池的负极。
引脚5(VDD)：电源输入。接至锂电池的正极，用于输入DS2720的工作电压(2.5 V～5.5 V)。
引脚6(CC)：充电控制输出。用于在充电时控制N沟道MOSFET导通关断。 引脚7(DC)：放电控制输出。用于在放电时控制N沟道MOSFET导通关断。
引脚8 (CP)：9 V电荷泵输出。内部9 V的电荷泵为外部N沟道MOSFET提供高端驱动使其导通。

3.2 内部结构

DS2720主要由过充检测电路、过放电检测电路、过流检测电路、放电延迟电路、负载检测、充电检测和过热检测电路、EEPROM存储器、1-Wire接口电路、工作模式控制开关等组成。内部结构如图2所示。


过充检测和过放检测是通过检测电池电压并和各自的基准电压进行比较；过流检测是通过检测外部N沟道MOSFET的导通压降并和内部设定的器件过流检测电压相比较。过热检测电路是通过检测芯片温度并与基准温度进行比较，EEPOROM存储器用于存储电池信息，延迟电路主要是为了防止电压的噪声干扰导致电路误动作，只有当信号保持延迟时间后才能控制外部的N沟道：MOSFET，1-Wire接口电路用于提供主微处理器和DS2720进行数据交换的通路。

4 DS2720存储结构及程序操作命令

4.1 内部存储器

DS2720内部集成了256字节线性地址空间，其中低32字节用于设备号、状态、控制寄存器及可锁定的EEPROM(8字节)，每个地址数据为8位。DS2720为电池信息存储提供两类存储器，EEPROM和可锁定EEPROM。EEPROM是非易失(NV)存储器，用于保存重要的电池数据，不会因电池过度放电、偶然短路或ESD事件丢失数据。可锁定EEP-ROM在锁定后相当于只读存储器(ROM)，用于更安全地保存不再改变的电池数据。DS2720有效读／写存储区间即地址分配如表1所示。


保护寄存器的格式：Bit 7：过压标志OV，Bit6：欠压标志UV，Bit 5：0,Bit 4：过流标志DOC，Bit 3：CC引脚状态标志CC(只读)，Bit 2：DC引脚状态标志DC(只读)，Bit l：放电使能CE，Bit 0：放电使能DE。

状态寄存器的格式：Bit 4为读网络地址命令选择，Bit 5、Bit 3为0，Bit 7、Bit 6、Bit 2、Bit 1、Bit 0为保留位。

EEPROM寄存器的格式：Bit 7：EEPROM复制标志EEC，Bit 6：EEPROM锁定使能LOCK，Bit 1：可锁定EEPROM 1锁定使能BL1，Bit 0：可锁定EEPROM 0锁定使能BL0。Bit 5、Bit 4、Bit 3、Bit 2为保留位。

特殊功能寄存器的格式为：Bit 7：PS引脚状态标志PS，Bit 0：过热标志OT，Bit 6、Bit 5、Bit 4、Bit3、Bit2、Bit 1为保留位。