使用DS2770作为3节NiMH电池充电器

DS2770电池监测器和充电控制器可配置为为1节锂离子电池组或3节NiMH电池组充电。本应用笔记为读者推荐使用DS2770为3节NiMH电池组充电的电路图和其他注意事项。这些其他注意事项包括设备配置和设置、充电源要求以及电池组中的组件放置。此外，给出了由DS2770控制的典型NiMH电荷的典型温度、电压和电流曲线。

介绍

为了在为电池充电时实现最大效率，有必要实施专门针对电池化学的充电技术。例如，负ΔV或dT/dt终止标准用于NiMH电池，而CC / CV或脉冲充电技术适用于可充电锂电池。

DS2770电池监测器和充电控制器可配置为NiMH或Li+电池充电。本应用笔记介绍了使用DS2770为NiMH电池组充电时需要考虑的几个关键事项。

镍氢充电基础知识

镍氢电池的标称电压为1.2V。因此，将三节NiMH电池堆叠在一起，得到标称电压为3.6V、最大电压为4.5V的电池组。

通常，NiMH电池以恒定电流充电，直到遇到终止条件。确定NiMH电池何时充满电的最常见方法是观察电压下降或温度升高。当电池充满电时，电压略有下降。同时，温度迅速上升，因为更少的电荷源能量进入实际充电电池，更多的能量转化为热量。

DS2770在充电时监测镍氢电池组的温度，并检查特定时间段（dT/dt）内的温度变化，以确定何时终止充电。

硬件设置

图1包含为3芯NiMH电池组充电的推荐原理图。请参考应用笔记201，了解原理图中所示所有元件的值。除了遵循此原理图之外，在完成应用设计时还需要考虑其他一些事项。

图1.推荐用于 3 芯镍氢电池组的原理图。

应用的充电源应为恒定电流或限流电源，开路电压在5V至12V之间。充电源提供的电流必须足够大，以便在达到完全充电时充分加热电池组，否则，电池加热太慢，无法触发dT/dt初级充电终止限制。因此，充电终止始终依赖于次要标准，例如超过最高温度或最大充电时间。

为了确保充电会因dT/dt初级端接限值而终止，DS2770应靠近热接触良好的电池单元。可能需要在电池和DS2770之间加入导热腻子，以实现高效的传热。此外，将电池和DS2770封装在一个外壳中，电池充电时产生的热量可以在DS2770散失到环境条件之前传递到DS2770。

设备设置

在开始充电序列之前，必须将DS2770配置为NiMH充电控制。要充电的化学类型可通过状态寄存器的充电类型（CTYPE）位（位0）进行选择。将CTYPE位设置为值1将选择NiMH电荷控制。

状态寄存器还包含充电起始 （CINI） 位（位 1），用于确定充电的启动方式。CINI 位中的值为 0 表示仅在向设备发送启动充电命令时开始充电。如果 CINI 位的值为 1，则通过发出“开始充电”命令或仅附加充电源来启动充电。

此外，还需要在充电时间寄存器（CTR）初始化（内存位置0x34h）中设置最长充电时间。开始充电时，CTR 初始化为存储在内存位置 0x34h 中的值。如果 CTR 初始化为 0x00h 的值，则开始收费;但是，它在不到 56 秒的时间内终止。CTR寄存器中的每个位都会使最大充电时间再增加56秒。例如，如果需要 3 小时的最长充电时间，则应写入 0xC0h 以初始化 CTR。有必要确保将点击率初始化为费用可能需要的最长时间。任何小于此值的值都可能导致费用提前终止。

开始充电

当遇到启动充电条件时，除非DS2770超出0°C至+40°C的有效温度范围，否则开始充电。 一旦开始充电，DS2770可以在不终止充电的情况下超出有效温度范围。

如果电池电压始终低于3.0V并且连接了充电器，则会启动涓流充电，直到电池电压恢复到3.0V。启动涓流充电不需要启动充电命令，无论 CINI 位的设置如何，它都将开始。

使用DS2770作为充电控制器的NiMH电池组的典型充电曲线如图2所示。当恒流充电开始时，由于充电源的负载，电压上升，由于电池组的I²R加热，温度上升。DS2770在前5分钟内忽略温度速率终止，以避免错误的dT/dt检测，并使用最新的温度测量值来选择合适的dT/dt门限。

图2.典型 NiMH 充电期间的温度、电压和电流。

结束收费

DS2770提供了几种终止充电的方法。主充电终止是通过超过dT/dt阈值。恒定电流持续，直到温升速率等于或高于选定的dT/dt阈值2.8分钟。无论起始温度如何，确定完全充电的有效dT/dt阈值为1°C/min，这与压降（或负ΔV）几乎同时发生。

DS2770提供两个次级充电端接，如图2所示。首先是最高温度阈值，固定为+50°C。 其次是最大充电时间，可编程，在本应用笔记的“器件设置”部分进行了描述。如果温度上升到最高温度阈值以上或充电时间超过最大限制，则充电立即终止。包括这些二次充电终止标准，以防止由于过度充电而对电池组造成永久性损坏。但是，重要的是在一次端接端接上端接，以防止缩短电池组的使用寿命。

当发生任何这些终止时，状态寄存器的充电状态（CSTAT0 和 CSTAT1）位（位 6 和 7）都将设置为 1，以指示“充电序列已完成”状态。

结论

DS2770易于配置，可为3节NiMH电池组提供安全可靠的充电。正确实施此解决方案的两个关键注意事项至关重要。首先是确保电池和DS2770之间有足够的热传递，以获得准确的电池温度读数。第二种是确保充电源提供足够的电流来加热电池，其速率将超过dT/dt终止限制。一旦这些问题得到解决，电路得以实现，DS2770就可以配置为NiMH充电，只需设置片内寄存器，设置CTR，使其在充电终止前不会过期。

审核编辑：郭婷