DS2770電池監(jiān)測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。這些其他注意事項包括設(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實現(xiàn)最大效率，有必要實施專門針對電池化學(xué)的充電技術(shù)。例如，負ΔV或dT/dt終止標準用于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電池組充電時需要考慮的幾個關(guān)鍵事項。

鎳氫充電基礎(chǔ)知識

鎳氫電池的標稱電壓為1.2V。因此，將三節(jié)NiMH電池堆疊在一起，得到標稱電壓為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電池何時充滿電的最常見方法是觀察電壓下降或溫度升高。當(dāng)電池充滿電時，電壓略有下降。同時，溫度迅速上升，因為更少的電荷源能量進入實際充電電池，更多的能量轉(zhuǎn)化為熱量。

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

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)計時還需要考慮其他一些事項。

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，以便在達到完全充電時充分加熱電池組，否則，電池加熱太慢，無法觸發(fā)dT/dt初級充電終止限制。因此，充電終止始終依賴于次要標準，例如超過最高溫度或最大充電時間。

為了確保充電會因dT/dt初級端接限值而終止，DS2770應(yīng)靠近熱接觸良好的電池單元?？赡苄枰陔姵睾虳S2770之間加入導(dǎo)熱膩子，以實現(xiàn)高效的傳熱。此外，將電池和DS2770封裝在一個外殼中，電池充電時產(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)類型可通過狀態(tài)寄存器的充電類型（CTYPE）位（位0）進行選擇。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方式。CINI 位中的值為 0 表示僅在向設(shè)備發(fā)送啟動充電命令時開始充電。如果 CINI 位的值為 1，則通過發(fā)出“開始充電”命令或僅附加充電源來啟動充電。

此外，還需要在充電時間寄存器（CTR）初始化（內(nèi)存位置0x34h）中設(shè)置最長充電時間。開始充電時，CTR 初始化為存儲在內(nèi)存位置 0x34h 中的值。如果 CTR 初始化為 0x00h 的值，則開始收費;但是，它在不到 56 秒的時間內(nèi)終止。CTR寄存器中的每個位都會使最大充電時間再增加56秒。例如，如果需要 3 小時的最長充電時間，則應(yīng)寫入 0xC0h 以初始化 CTR。有必要確保將點擊率初始化為費用可能需要的最長時間。任何小于此值的值都可能導(dǎo)致費用提前終止。

開始充電

當(dāng)遇到啟動充電條件時，除非DS2770超出0°C至+40°C的有效溫度范圍，否則開始充電。 一旦開始充電，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，則會啟動涓流充電，直到電池電壓恢復(fù)到3.0V。啟動涓流充電不需要啟動充電命令，無論 CINI 位的設(shè)置如何，它都將開始。

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)恒流充電開始時，由于充電源的負載，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，以避免錯誤的dT/dt檢測，并使用最新的溫度測量值來選擇合適的dT/dt門限。

圖2.典型 NiMH 充電期間的溫度、電壓和電流。

結(jié)束收費

DS2770提供了幾種終止充電的方法。主充電終止是通過超過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ΔV）幾乎同時發(fā)生。

DS2770提供兩個次級充電端接，如圖2所示。首先是最高溫度閾值，固定為+50°C。 其次是最大充電時間，可編程，在本應(yīng)用筆記的“器件設(shè)置”部分進行了描述。如果溫度上升到最高溫度閾值以上或充電時間超過最大限制，則充電立即終止。包括這些二次充電終止標準，以防止由于過度充電而對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，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。正確實施此解決方案的兩個關(guān)鍵注意事項至關(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加熱電池，其速率將超過dT/dt終止限制。一旦這些問題得到解決，電路得以實現(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過期。

審核編輯：郭婷