镍氢电池充电控制器DS2715

概述:DS2715是DALLAS半导体公司推出一种多功能镍氢电池组充电控制器DS2715。该控制器支持可拆卸电池组和嵌入式电池组，一个电池组最多可包含10节串联的镍氢电池。DS2715可配置成开关直流充电器、线性电流调节器或开关型电流源。DS2715对严重耗尽的电池先进行预充电)在充分充电后利用外部热敏电阻检测dT/dt来终止充电。
为防止在不安全的环境状况下充电，DS2715提供过温度、欠温度和过电压检测。用户可选择充电定时器，允许充电速率从0.15C到2C。为保证安全可靠地充电，充电过程包含预充电、快速充电、终止充电和充电完成横式。当电池组放电时，DS2715可进入低功率睡眠模式。
     充电状态利用LED显示，DS2715可应用于便携式DVD播放机、便携式TV、手持游戏机、测试设备和手持销售终端(POS)等产品上。

一、DS2715引脚功能

二、DS2715工作条件
电源电压Vdd为4.5～6.5V；
LED1、LED2脚上的电压Vled为0～16.5V；
MODE脚上的电压Vmode为0～Vcbias；
Vch脚上的电压Vch为0～16.5V；
电容Cbias范围为0.02～0.15μF；
电阻Rt范围为20～240kΩ。

三、DS2715内部方框图

四、DS2715工作原理
　　1.充电周期概述：利用模式选择脚可以配置为线性模式的误差放大器或开关模式的一个比较器。为防止深度耗尽的电池或在极端温度条件下快速充电，充电周期从预充电开始。预充电在较小的速率上进行，直到每节电池达到1V，尔后进入快速充电阶段。只要电池组温度(基于在THM脚上的电压)低于50℃.快速充电连续进行。只要VBATT脚上电压保持在1.65V以下，说明电池组仍在进行充电。当电池组温度变化率dT/dt超过每分钟0.5℃时，快速充电结束。若采用dT/dT方法充电末终止，DS2715利用内部充电定时器进行辅助过充电保护。充电定时器持续时间从30分钟到6小时，用户可利用Rt脚上的电阻进行选择。快速充电结束后进入终止阶段，在终止充电定时器满期后进入完成阶段。在电池组未从充电器中拿走或负载被附着情况下，完成阶段无限期持续。当负载连接到电池组时，DS2715转换到放电模式，为允许电池组放电，全部充电功能无效。两个LED指示器为用户显示充电状态。

　　2.充电电源存在:无论何时只要Vdd>Vuvlo(3.9V)、Vbatt>Vopen(1.65V)，则表示充电电源存在，如没有可被充电电池，DS2715停留在“存在”状态，直到电池插入到电路引起Vbatt>Vopen(1.55V)，并且电池温度在O～45℃的有效充电温度范围之内。如果两个条件都符合，DS2715将进入预充电阶段。如果电池已插入但温度在有效范固之外，DS2715仍维持在“存在”状态。

　　3.预充电:当电池电压加至Vbatt脚，并且电池温度被IC测重而且在有效范围之内时，DS2715进入预充电状态。DS2715通过调节线性模式检测电阻上的电压降使其为-33mV(Vto)，或将在比较器模式检测电阻上的电压降调节到-29mV(Vto-0.5×(-8)mV)对电池充电。当在VBATT脚上测量的电压超过IV时，DS2715将进入快速充电阶段。如果电池电压在30分钟内未超过1V，或者在预充电期间电池温度超过50℃，DS2715将进入故障模式。

　　如果V8An脚上的电压超过1.65V，说明电池组已被移开，并回复到“存在”状态。

　　4.快速充电:在快速充电模式，检测电阻上的电压被调节到-121mV(在线性模式)或-1O7mV(在比较器模式)，并且通过LEDI指示。电池温度变化率dT/dt不断被检测。当其超过每分钟0.5℃，DS2715进入终止（TOP-OFF)状态。在Rt脚外部电阻值设置辅助充电延时(从30分钟到6小时)。如果电池温度超过50℃，DS2715进入“完成”状态。如果在快速充电期间，脚VBATT上的电压超过1.65V，DS2715测定电池组已被移开)并回复到“存在”状态。

　　5.终止(TOP-OFF):在终止模式，检测电阻上的电压被调节到-33mV(在线性模式)或-29mV(在比较器模式)，LDE1指示电池组正在充电。充电定时器复位，并随一个快速充电持续时间50%的超时(Time-out)周期重新开始。当充电定时器期满或电池温度超过50℃时，充电器进入“完成”状态。

　　6.完成与维持:当充电结束或测量的电池温度超过50℃时，DS2715进入完成(DONE)状态。在完成状态，脚VcH被驱动到高阻抗，以阻止进一步充电。LED1导通，表示充电完成。从充电电源到电池利用一个电阻性通路可以维持充电。在电池电压高于1.65V之前，DS2715将停留在完成状态，然后进入“存在”状态，并等待下一次电池插入。

　　7.故障模式:如果在预充电期间电池温度超过50℃的30分钟超时之前，电池电压不能超过1V，DS2715将进入故障模式。在该模式下，Vch脚呈现高阻抗，LED2闪烁显示故障状态。在电池组移开使电池电压高于1.65V后，DS2715进入“存在”状态，等待下一次电池插入。

　　8.放电模式:当负载连接到电池组时DS2715转换到放电模式。在该模式下，电压和温度检测及LED输出均被禁止，VcH脚驱动外部P沟道MOSFET导通,允许电池组放电。

五、DS2715典型应用电路
由DS2715组成的3节镍氢电池充电器电路如图所示。由于MODE脚连接到Vss，DS2715在线性模式工作。
R1O为电流检测电阻，充电电流被设置在1，6A。RT脚上的电阻R6将快速充电超时设置在102分钟。DS2715通过Q1调节充电电流，R5和R8形成1：3的分压器，能在VBATT脚检测单节电池的电压。D1为隔离二极管，用作阻止放电电流流入到充电电波。在充电完成之后，D2和R1形成维持充电通路，一个40mA的恒流施加在电池组上。R4和VS1为偏置调节器，电路产生一个电流泄漏通路，并对浪涌电流尖峰起吸收作用。电流检测电阻R1O由快速充电比较器门限Vfc和充电电流Ich确定(R1O=VIch)。

　　NTC热敏电阻Rt应紧贴电池，以便精确地检测电池温度。脚LED1和LED2为开路漏极输出，这两个脚上的电压被拉低时指示充电状态，当其不被激活时呈现高阻抗。LED1指示充电状态,LED2显示充电结果。若LED1在1H2、50%占空比上闪烁，表示电池正在充电。若LED2壳表示充电完成，若LED2在4Hz、50%占空比上闪烁，表明充电发生故障。若两个LED都不亮，表明电池未出现或放电锁存器置位。如果希望仅用一个LED显示，可将两个LED脚连接在一起。在不同充电状态下，LED工作情况见表。