DS2770電池監(jiān)測(cè)器和充電控制器可配置為為1節(jié)鋰離子電池組或3節(jié)NiMH電池組充電。本應(yīng)用筆記為讀者推薦使用DS2770為3節(jié)NiMH電池組充電的電路圖和其他注意事項(xiàng)。這些其他注意事項(xiàng)包括設(shè)備配置和設(shè)置、充電源要求以及電池組中的組件放置。此外，給出了由DS2770控制的典型NiMH電荷的典型溫度、電壓和電流曲線。

介紹

為了在為電池充電時(shí)實(shí)現(xiàn)最大效率，有必要實(shí)施專(zhuān)門(mén)針對(duì)電池化學(xué)的充電技術(shù)。例如，負(fù)ΔV或dT/dt終止標(biāo)準(zhǔn)用于NiMH電池，而CC / CV或脈沖充電技術(shù)適用于可充電鋰電池。

DS2770電池監(jiān)測(cè)器和充電控制器可配置為NiMH或Li+電池充電。本應(yīng)用筆記介紹了使用DS2770為NiMH電池組充電時(shí)需要考慮的幾個(gè)關(guān)鍵事項(xiàng)。

鎳氫充電基礎(chǔ)知識(shí)

鎳氫電池的標(biāo)稱(chēng)電壓為1.2V。因此，將三節(jié)NiMH電池堆疊在一起，得到標(biāo)稱(chēng)電壓為3.6V、最大電壓為4.5V的電池組。

通常，NiMH電池以恒定電流充電，直到遇到終止條件。確定NiMH電池何時(shí)充滿電的最常見(jiàn)方法是觀察電壓下降或溫度升高。當(dāng)電池充滿電時(shí)，電壓略有下降。同時(shí)，溫度迅速上升，因?yàn)楦俚碾姾稍茨芰窟M(jìn)入實(shí)際充電電池，更多的能量轉(zhuǎn)化為熱量。

DS2770在充電時(shí)監(jiān)測(cè)鎳氫電池組的溫度，并檢查特定時(shí)間段（dT/dt）內(nèi)的溫度變化，以確定何時(shí)終止充電。

硬件設(shè)置

圖1包含為3芯NiMH電池組充電的推薦原理圖。請(qǐng)參考應(yīng)用筆記201，了解原理圖中所示所有元件的值。除了遵循此原理圖之外，在完成應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮其他一些事項(xiàng)。

圖1.推薦用于 3 芯鎳氫電池組的原理圖。

應(yīng)用的充電源應(yīng)為恒定電流或限流電源，開(kāi)路電壓在5V至12V之間。充電源提供的電流必須足夠大，以便在達(dá)到完全充電時(shí)充分加熱電池組，否則，電池加熱太慢，無(wú)法觸發(fā)dT/dt初級(jí)充電終止限制。因此，充電終止始終依賴(lài)于次要標(biāo)準(zhǔn)，例如超過(guò)最高溫度或最大充電時(shí)間。

為了確保充電會(huì)因dT/dt初級(jí)端接限值而終止，DS2770應(yīng)靠近熱接觸良好的電池單元。可能需要在電池和DS2770之間加入導(dǎo)熱膩?zhàn)樱詫?shí)現(xiàn)高效的傳熱。此外，將電池和DS2770封裝在一個(gè)外殼中，電池充電時(shí)產(chǎn)生的熱量可以在DS2770散失到環(huán)境條件之前傳遞到DS2770。

設(shè)備設(shè)置

在開(kāi)始充電序列之前，必須將DS2770配置為NiMH充電控制。要充電的化學(xué)類(lèi)型可通過(guò)狀態(tài)寄存器的充電類(lèi)型（CTYPE）位（位0）進(jìn)行選擇。將CTYPE位設(shè)置為值1將選擇NiMH電荷控制。

狀態(tài)寄存器還包含充電起始 （CINI） 位（位 1），用于確定充電的啟動(dòng)方式。CINI 位中的值為 0 表示僅在向設(shè)備發(fā)送啟動(dòng)充電命令時(shí)開(kāi)始充電。如果 CINI 位的值為 1，則通過(guò)發(fā)出“開(kāi)始充電”命令或僅附加充電源來(lái)啟動(dòng)充電。

此外，還需要在充電時(shí)間寄存器（CTR）初始化（內(nèi)存位置0x34h）中設(shè)置最長(zhǎng)充電時(shí)間。開(kāi)始充電時(shí)，CTR 初始化為存儲(chǔ)在內(nèi)存位置 0x34h 中的值。如果 CTR 初始化為 0x00h 的值，則開(kāi)始收費(fèi);但是，它在不到 56 秒的時(shí)間內(nèi)終止。CTR寄存器中的每個(gè)位都會(huì)使最大充電時(shí)間再增加56秒。例如，如果需要 3 小時(shí)的最長(zhǎng)充電時(shí)間，則應(yīng)寫(xiě)入 0xC0h 以初始化 CTR。有必要確保將點(diǎn)擊率初始化為費(fèi)用可能需要的最長(zhǎng)時(shí)間。任何小于此值的值都可能導(dǎo)致費(fèi)用提前終止。

開(kāi)始充電

當(dāng)遇到啟動(dòng)充電條件時(shí)，除非DS2770超出0°C至+40°C的有效溫度范圍，否則開(kāi)始充電。 一旦開(kāi)始充電，DS2770可以在不終止充電的情況下超出有效溫度范圍。

如果電池電壓始終低于3.0V并且連接了充電器，則會(huì)啟動(dòng)涓流充電，直到電池電壓恢復(fù)到3.0V。啟動(dòng)涓流充電不需要啟動(dòng)充電命令，無(wú)論 CINI 位的設(shè)置如何，它都將開(kāi)始。

使用DS2770作為充電控制器的NiMH電池組的典型充電曲線如圖2所示。當(dāng)恒流充電開(kāi)始時(shí)，由于充電源的負(fù)載，電壓上升，由于電池組的I2R加熱，溫度上升。DS2770在前5分鐘內(nèi)忽略溫度速率終止，以避免錯(cuò)誤的dT/dt檢測(cè)，并使用最新的溫度測(cè)量值來(lái)選擇合適的dT/dt門(mén)限。

圖2.典型 NiMH 充電期間的溫度、電壓和電流。

結(jié)束收費(fèi)

DS2770提供了幾種終止充電的方法。主充電終止是通過(guò)超過(guò)dT/dt閾值。恒定電流持續(xù)，直到溫升速率等于或高于選定的dT/dt閾值2.8分鐘。無(wú)論起始溫度如何，確定完全充電的有效dT/dt閾值為1°C/min，這與壓降（或負(fù)ΔV）幾乎同時(shí)發(fā)生。

DS2770提供兩個(gè)次級(jí)充電端接，如圖2所示。首先是最高溫度閾值，固定為+50°C。 其次是最大充電時(shí)間，可編程，在本應(yīng)用筆記的“器件設(shè)置”部分進(jìn)行了描述。如果溫度上升到最高溫度閾值以上或充電時(shí)間超過(guò)最大限制，則充電立即終止。包括這些二次充電終止標(biāo)準(zhǔn)，以防止由于過(guò)度充電而對(duì)電池組造成永久性損壞。但是，重要的是在一次端接端接上端接，以防止縮短電池組的使用壽命。

當(dāng)發(fā)生任何這些終止時(shí)，狀態(tài)寄存器的充電狀態(tài)（CSTAT0 和 CSTAT1）位（位 6 和 7）都將設(shè)置為 1，以指示“充電序列已完成”狀態(tài)。

結(jié)論

DS2770易于配置，可為3節(jié)NiMH電池組提供安全可靠的充電。正確實(shí)施此解決方案的兩個(gè)關(guān)鍵注意事項(xiàng)至關(guān)重要。首先是確保電池和DS2770之間有足夠的熱傳遞，以獲得準(zhǔn)確的電池溫度讀數(shù)。第二種是確保充電源提供足夠的電流來(lái)加熱電池，其速率將超過(guò)dT/dt終止限制。一旦這些問(wèn)題得到解決，電路得以實(shí)現(xiàn)，DS2770就可以配置為NiMH充電，只需設(shè)置片內(nèi)寄存器，設(shè)置CTR，使其在充電終止前不會(huì)過(guò)期。

審核編輯：郭婷