本应用笔记提供DS2770电池监测器和充电控制器的参考设计,包括为单节锂离子(Li-Ion)或3节NiMH电池组充电的所有支持威廉希尔官方网站 。本文介绍了为快速充电和涓流充电选择支持组件的示例计算,以及用于执行电池监控功能和电池电量计功能的威廉希尔官方网站 。本文还讨论了保护威廉希尔官方网站 和DS2770充电控制器免受ESD影响的问题。
概述
本应用笔记给出了基于DS2770的充电控制器参考设计(见图1),用于 单节Li+和三节电池组镍氢电池组。它适用于电流限制充电 开路电压不大于 10V 的电源。本设计假设DS2770 配置了一个内部电流检测电阻器,并存在Li+电池所需的保护威廉希尔官方网站 用于电池组。
该威廉希尔官方网站 的设计考虑了三个重要问题:充电电流和晶体管偏置, DS2770过压保护如果电池保护器开路,ESD保护。
本应用笔记提供了确定4.2V Li+电池组元件值的计算示例 采用1A充电电流和50mA涓流充电电流;但是,可以将这些值修改为 根据具体应用定制威廉希尔官方网站 。
参考设计
图1.推荐用于单节Li+和三节电池组NiMH电池组的原理图。
充电电流和晶体管偏置—快速充电
DS2770根据电池电压提供两种充电速率。如果电池 电压低于3.0V,在快速充电开始之前使用涓流充电来恢复电池电压。 充电通过晶体管T1和T2控制,DS2770根据需要打开和关闭。
快速充电由晶体管T1控制。但是,重要的是要注意充电电流必须 受充电源限制,因为T1充当充电源和充电源之间的低阻抗开关 电池。为了最有效地充电,T1 应该几乎不处于饱和区域。的金额 从T1底部流出以达到饱和的电流取决于其Beta(βT1) 和所需的电荷 当前:
饱和基极电流 = 所需充电电流 / βT1
电阻R2限制进入DS2770 CC引脚的电流,从而控制T1基极电流。什么时候 确定R2的最佳值,使用最大可能的电池电压(V.BAT) 以获得最坏情况 场景。然后可以按如下方式计算 R2:
R2 = VR2/我R2= ((VBSAT- 五抄送) × βT1) / 所需充电电流
哪里
VBSAT(饱和基极电压) = V.BAT+ V行政长官- 五EB= V.BAT+ 0.2V - 0.7V = V.BAT- 0.5V
和 V抄送是DS2770 CC引脚上的电压。在充电过程中,CC 引脚在内部被拉至 GND; 但是,CC引脚上有一些内阻,通常为200Ω;因此,V抄送可以计算为 遵循:
V抄送= CC 引脚的饱和基极电流×内阻
示例:对于需要1A充电电流的4.2V Li+电池组(充电时最大4.3V), T1 选择最小 Beta 为 100 的 FMMT718 晶体管。该晶体管需要 10mA 的电流 提供 1A 充电电流时基极电流将饱和。因此,CC引脚上的电压 将为2.0V,因此R2选择180Ω电阻。
R2 = ((V.BAT+ V行政长官- 五EB- 五抄送) × βT1) / 期望充电电流
= ((4.3V + .2V - .7V - 2V) × 100) / 1A
= 180Ω
∴选择 R2 为 180Ω
充电电流和晶体管偏置—涓流充电
涓流充电由 T2 门控,电流由 R6 限制。R6的值取决于 涓流充电所需的充电源 (VCH) 和电流。计算值时 的 R6,假设 V.BAT= 0V,这将产生最坏情况下的涓流充电电流。因此,电压 跨 R6 是:
VR6= VCH - V.BAT- 五行政长官= 直流通道 - 0.2V
其中VCH是充电源电压,V行政长官是饱和晶体管上的压降,并且
R6 = VR6/ 最大涓流充电电流
R6还需要能够耗散所需的最大功率,以使电阻器额定功率 (公关R6) 如下所示:
公关R6=(最大涓流充电电流)² × R6
T2基极电流可以使用公式1确定,使其在饱和区域工作。 然而,由于涓流充电电流低,β对于T2不太重要,因此更便宜 具有较低β的晶体管可用于该晶体管。
在涓流充电期间,DS2770 UV引脚被拉至GND,与CC引脚一样,通常有 UV引脚上的200Ω内阻。因此,UV引脚上的电压,V紫外线,可以在 与 V 相同抄送(见等式4)。此外,还可以计算T2饱和基极电压 使用公式3,VBAT = 3.0V,因为这是涓流充电期间的最高VBAT电压。 然后,R3 的值可以按如下方式计算:
R3 = ((VBSAT(T2)- 五紫外线) × βT2) / 最大涓流充电电流
示例:10V充电源需要50mA涓流充电电流,因此选择R6作为 200Ω电阻,额定功率为1瓦。T2选择β = 20的4403晶体管,需要3mA 饱和基极电流。在这种情况下 V紫外线= 0.6V,因此R3使用1kΩ电阻。
R6 = (VCH - V.BAT- 0.2V) / 最大涓流充电电流
= (10V - 0V - 0.2V) / 50mA
= 196Ω
∴选择R6为200Ω
公关R6= (最大涓流充电电流)² × R6 = (50mA)² × 200Ω
= .5 W
∴选择 R6 以使其额定功率高于 1/2 瓦,例如 1 瓦 2512 封装
R3 = ((VBSAT(T2)- 五紫外线) × βT2) / 最大涓流充电电流
= ((3.0V - .6V) × 20) / 50mA
= 960Ω
∴选择 R3 为 1kΩ
过电压
如果Li+保护威廉希尔官方网站 打开充电,充电时可能会出现过压情况 路径由于任何类型的保护问题。如果发生这种情况,VIN和VDD引脚将受到 整个充电源电压(本威廉希尔官方网站 中最高10V)。齐纳二极管D1用于箝位VDD电压达到安全水平。所选齐纳二极管值应大于 电池组(即Li+为4.3V,镍氢为5.25V),但低于VDD引脚额定值(6V)。
电阻R5在过压情况下限制流过D1的电流。电压 R5上的压降将基于充电源电压和D1的值。因此,价值 R5 应根据 D1 所需的额定功率确定(PRD1),这也将是 R5 的额定功率,因此:
R5 = (VCH - VD1)² / 公关D1
示例:D1选择额定功率为1/20瓦的5.6V齐纳二极管。带 10V 充电电源和 5.6V 齐纳二极管在R5两端产生4.4V压降。因此,为了限制流过D1和R5的电流, R5必须至少为390Ω,额定功率为1/20瓦。
R5 = (VCH - VD1)² / 公关D1
= (10V - 5.6V)² / (1/20 瓦)
= 387Ω
∴选择 R5 在 0201 封装中额定功率为 390Ω,功率为 1/20 W
注意:R5不应超过1kΩ,以保持DS2770的功率。
当发生过压情况时,DS2770的内部威廉希尔官方网站 将VIN引脚箝位至 一个二极管压降(0.7V)高于VDD。电阻R4保护VIN引脚,其尺寸必须保持VIN码 输入电流低于0.6mA,这是VIN可以安全承受的最大电流。因此,最小 R4 的可接受值可以按如下方式确定:
R4 = (直流电通道 - (VDD + .7V)) / 0.6mA
由于电池电压实际上是在VIN引脚上测量的,因此有人担心电阻R4可能会 在电压读数中产生错误。但是,由于VIN引脚的输入阻抗 最小值为15MΩ,因此增加一个高达15kΩ的电阻只会影响读数0.1%。功耗 对于R4来说不是问题,因为很少有电流可以流过这条路径。
示例:VDD上为10V充电源和5.6V齐纳时,R4必须在6.2kΩ至15kΩ之间 提供足够的VIN保护,同时将测量精度保持在0.1%以内。
R4 = (垂直通道 - (VDD + .7V)) / 0.6mA = (10V - (5.6V + .7V)) / 0.6mA
= 6.17KΩ
∴选择 R4 为 6.2KΩ
请注意,在过压条件下,VDD 的内部箝位可保护 VIN;然而,这 箝位会导致电压、电流和温度的实时读数不可靠。一旦 错误条件被消除,读数将再次变得稳定。
静电防护
图 1 中所示的充电源、PACK+、PACK- 和数据端子是 电池组并暴露于可能的 ESD 事件中。为了防止这些事件,R1 和 R7 是 150Ω电阻,保护DS2770 VCH和DQ引脚免受充电源和 数据终端。电阻 R4 和 R5 可保护 VIN 和 VDD 免受 PACK+ 端子上事件的影响 除了提供上一节中描述的功能之外。这些组件的使用 产生符合 IEC1000-4-2 型号 ESD 要求的威廉希尔官方网站 ,空气电压为 ±15kV,空气电压为 ±8kV 联系。
其他组件
此参考设计包括四个 100pF 电容器。C1 滤除 PACK+ 上的电压,并 PACK-端子,C3是VDD引脚上电池电压的旁路电容器。C4 创建低通 用于电流检测输入的滤波器,如DS2770数据资料所示。
对于某些充电源,由于 高电流负载。如果VCH降至电池电压以下,DS2770会将其解释为: 充电源已被移除,它将终止充电,直到另一个启动充电条件为 遇到。威廉希尔官方网站 中包括R1和C2,以防止初始压降 被DS2770误解。这些值可以针对具有高纹波或噪声的电荷源进行调整 内容。
总结
本应用笔记介绍了一个充电控制器参考设计,其中包括充电组件 为了安全起见。该设计提供了快速和涓流充电以及 在充电过程中保护器打开时保护DS2770。该威廉希尔官方网站 还进行了测试。 ESD 硬度符合 IEC1000-4-2 ESD 模型。
审核编辑:郭婷
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