电池电量计和充电器芯片DS2770的原理及应用

１　主要特点 ＤＳ２７７０是Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司生产的一款电池电量计和锂／镍化学电池充电器集成器件，它可以通过１－Ｗｉｒｅ接口与主系统进行通信，以读取电压、温度等测量信息，同时读写ＥＥＰＲＯＭ存储器，因而可广泛应用于便携式设备中。 ＤＳ２７７０电池管理ＩＣ可完成多种功能，它可利用简单的限流型电源给电池充电，也可作为一个高精度电量计。在通过１－Ｗｉｒｅ通信接口与主系统连接时，ＤＳ２７７０可以提供充电、剩余电量估计、安全管理、 非易失性参数存储等功能，ＤＳ２７７０的主要特点如下： ●可由用户选择锂脉冲充电或镍电池充电（ｄＴ／ｄｔ充电终止方式） ●带有实时失调纠正的高精度电流测量功能，可选择内部集成的２５ｍΩ检测电阻 ●带有３２字节可锁定的ＥＥＰＲＯＭ和１６字节ＳＲＡＭ ● 具有Ｄａｌｌａｓ １－Ｗｉｒｅ 数字通信接口和唯一的６４位ＩＤ。 ２　引脚功能 ＤＳ２７７０为１６脚ＴＳＳＯＰ封装，图１为其引脚排列图，各引脚的功能如下： ＵＶ ：电池电压检测端，当检测到电池电压为较低值时，该端输出低电平； ＣＣ：充电控制输出端低电平有效； ＶＣＨ：充电电压输入端； ＳＮＳ ：电流捡测电阻连接端； ＶＩＮ：电池电压检测输入； ＶＤＤ：芯片电源端； ＶＳＳ：地端； ＤＱ：数据输入／输出端； ＬＳ１与ＬＳ２：电流检测输入端。 ３　ＤＳ２７７０的结构原理 ＤＳ２７７０为锂离子电池充电器时采用脉冲充电方式，该方法在充电源和充电终止方式上与线性充电有所不同。脉冲充电器需要一个限制电流等于期望充电率的电源；在脉冲充电占空比降低到一定程度（如低于５％至１０％）时，脉冲充电终止。实际上，ＤＳ２７７０还具有辅助的充电终止控制方式，即在电池温度超过＋５０℃或用户设定的最大充电时间用尽时可终止充电。ＤＳ２７７０作为电量计时，其最低分辨率为６２．５μＡ，ＤＳ２７７０内部的ＥＥＰＲＯＭ可使系统处理器精确计算出电量。 ＤＳ２７７０的内部结构原理如图２所示。由图可见，该器件主要由１－Ｗｉｒｅ接口和地址、用于测量电池电压、温度、电流及累积电流的模数转换器ＡＤＣ、ＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ、以及充电控制电路等部分组成。 电流测量可通过内部２５ｍΩ检测电阻来实现。将ＩＳ１通过１０ｋΩ电阻接ＶＳＳ，而将ＩＳ２通过１０ｋΩ电阻接ＳＮＳ，这样，ＩＳ１与ＩＳ２之间的电流差即可用于指示电池是被充电（电流差为正）还是在放电（电流差为负）。 ＤＳ２７７０有２５６字节的访问空间，其中，低３２字节为命令、状态和控制寄存器，之后的３２字节为用户可访问的ＥＥＰＲＯＭ，可用于保存一般信息。但应注意：ＥＥＰＲＯＭ一旦写入，将永久锁定，以保证数据完整性。但寄存器和ＥＥＰＲＯＭ可通过１－Ｗｉｒｅ接口访问。 图3 ４ ＤＳ２７７０的应用电路 使用脉冲充电器应该使用限流且稳压的电源，由于脉冲充电器不调节充电电流，因此，限流是必要条件，不过巧妙通过无源元件，ＤＳ２７７０也可使用限流非稳压电源。其具体电路如图３所示。 图中，当充电电源连接到ＣＳ和ＰＡＣＫ之间，且ＤＳ２７７０检测到电源后，即可开始给电池充电。电路中，肖特基二极管Ｄ１用于禁止电容Ｃ１通过充电电源放电；二极管Ｄ２可为ＶＣＨ提供高于ＶＤＤ约０．５Ｖ的余量，同时还可阻止电池通过充电电源放电；此外，为了使ＶＣＨ端电压在整个充电周期内都高于电池电压，电容Ｃ１的容值应该大于１．５μＦ。