本应用笔记提出了一个基于ds2770的充电控制器参考设计(参见图1)用于 单节锂离子和三节镍氢电池组。它适用于电流有限的充电 电源，开路电压不大于10V。本设计假设DS2770 配置了一个内部电流检测电阻，并且电池组存在所需的Li+电池保护电路 。

该电路的设计考虑了三个重要问题:充电电流和晶体管偏置， DS2770电池保护器开路时的过压保护，ESD保护。

本应用说明提出了样品计算，以确定组件值为4.2V锂+电池组 使用1A充电电流和50mA涓流充电电流;然而，这些值可以修改 定制电路的具体应用。

参考设计

图1所示、推荐的单节锂离子电池组和三节镍氢电池组示意图

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。当电池 电压低于3.0V时，通过涓流充电恢复电池电压，再进行快速充电。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。然而，重要的是要注意，充电电流必须 受到充电源的限制，因为T1作为充电源和 电池之间的低阻抗开关。对于最有效的充电，T1应该刚好在饱和区域。从T1基极流出达到饱和的 电流的量取决于它的β(β(T1))和所需的电荷 电流:

1. 饱和基极电流=期望电荷电流/ β(T1)

   电阻R2限制进入DS2770 CC引脚的电流，从而控制T1基极电流。当 确定R2的最优值时，使用最大可能的电池电压(V(BAT))来得到最坏的 场景。R2的计算公式如下:

2. R2 = V(R2)/ I(R2) = (V(BSAT) - V(CC)) × βT1) /期望电荷电流

   在哪里

3. V(BSAT)(饱和基电压)= V(BAT) + V(CE) - V(EB) = V(BAT) + 0.2V - 0.7V = V(BAT) - 0.5V

   V(CC)为DS2770 CC引脚处的电压。在充电过程中，CC引脚内部被拉到GND; 然而，CC引脚上有一些内阻，通常是200欧姆;则V(CC)可计算为 :

4. V(CC) =饱和基极电流× CC引脚的内阻

   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。当提供1A充电电流时，该晶体管需要10mA 基极电流饱和。因此，CC引脚 处的电压将为2.0V，因此为R2选择180欧姆电阻。

   R2 = (V(BAT) + V(CE) - V(EB) - V(CC)) × β(T1)) /期望电荷电流
   = ((4.3v + 0.2 v - 0.7 v - 2v) × 100) / 1a
   = 180欧姆
   选择R2 = 180欧姆

   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 充电源(VCH)的电压和涓流充电所需的电流。在计算R6的值 时，假设V(BAT) = 0V，这将产生最坏情况的涓流电流。因此，R6上的电压 为:

5. V(r6) = VCH - V(bat) - V(ce) = VCH - 0.2v

   其中VCH是电荷源电压，V(CE)是饱和晶体管上的降，和

6. R6 = V(R6) /最大涓流电流

   R6还需要能够耗散所需的最大功率，使电阻额定功率 (PR(R6))如下:

7. PR(R6) =(最大涓流电流)²× R6

   T2基极电流可由式1确定，使其在饱和区工作。然而，由于低涓流充电电流，β对于T2不太重要，因此可以使用具有较低β的较便宜的 晶体管。

   在涓流充电期间，DS2770 UV引脚被拉到GND，并且像CC引脚一样，UV引脚上通常有 200欧姆内阻。因此，UV引脚上的电压V(UV)可以在 中以与V(CC)相同的方式确定(参见方程4）. 另外，T2饱和基电压可由式3计算 ，其中VBAT = 3.0V，因为这是涓流充电时的最高VBAT电压。R3的值可以计算如下:

8. R3 = (V(BSAT(T2)) - V(UV)) &乘以β(T2)) /最大涓流电流

   示例:希望从10V充电源获得50mA的涓流充电电流，因此选择R6为额定功率为1瓦的 200欧姆电阻。T2选用β = 20的4403晶体管，需要3mA 基极电流达到饱和。在这种情况下，V(UV) = 0.6V，因此R3使用1k欧姆电阻。

   R6 = (VCH - V(BAT) - 0.2V) /最大涓流电流
   = (10V - 0V - 0.2V) / 50mA
   = 196欧姆
   选择R6为200欧姆

   PR(R6) =(最大涓流电流)²× R6
   = (50mA)²&乘以200欧姆
   = 0.5瓦
   选择R6，使其额定功率高于半瓦，例如1瓦的2512包装

   R3 = (V(BSAT(T2)) - V(UV)) × β(T2)) /最大涓流电流
   = ((3.0V - 0.6 v) × 20) / 50mA
   = 960欧姆
   选择R3为1k欧姆

   在电压

   如果由于任何类型的保护问题，Li+保护电路打开了充电 路径，则在充电时可能发生过电压情况。如果发生这种情况，VIN和VDD引脚将受到 整个充电源电压(在该电路中高达10V)。齐纳二极管D1用于钳位V(DD) 电压到安全水平。所选齐纳二极管值应大于 电池组的最大电压(即，Li+为4.3V或NiMH为5.25V)，但小于VDD引脚额定值(6V)。

   电阻器R5在过压情况下限制通过D1的电流。R5上的电压 降将基于充电源电压和D1的值。因此，应根据D1所需的额定功率(PR(D1))确定 R5的值，即为R5的 额定功率，即:

9. R5 = (vch - v (d1))²/ pr (d1)

   示例:D1选用额定1/20瓦的5.6V齐纳二极管。配有10V充电源和5。6V 齐纳二极管在R5上产生4.4V降。因此，为了限制流过D1和R5的电流， R5必须至少为390欧姆，额定功率为1/20瓦。

   R5 = (vch - v (d1))²/ pr (d1)
   = (10V - 5.6V)²/(1/20瓦)
   = 387欧姆
   选择R5在0201包装中390欧姆额定1/20瓦

   注意:为了保持DS2770的功率，R5不应超过1k欧姆。

   当过电压情况发生时，DS2770的内部电路将把VIN引脚箝位到 一个二极管降(0.7V)高于VDD。电阻R4保护VIN引脚，必须调整大小以保持VIN 输入电流低于0.6mA，这是VIN可以安全容忍的最大值。因此，R4的最小可接受值 可确定如下:

10. R4 = (VCH - (VDD + .7V)) / 0.6mA

    由于电池电压实际上是在VIN引脚处测量的，因此有一些担心电阻R4可能 在电压re ng中产生错误。然而，这个误差是最小的，因为VIN引脚的输入阻抗是 最小的15毫欧，所以添加一个电阻到15k欧姆只会影响0.1%的误差。功耗 不是R4的一个问题，因为很少有电流可以通过这个路径。

    示例:使用10V充电源和VDD上的5.6V齐纳，R4必须介于6.2k欧姆和15k欧姆之间，以 提供足够的VIN保护，同时保持测量精度在0.1%以内。

    R4 = (VCH - (VDD + .7V)) / 0.6mA
    = (10V - (5.6V + 0.7 v)) / 0.6mA
    k = 6.17欧姆
    选择R4为6.2K欧姆

    请注意，在过电压条件下，内部箝位到VDD保护VIN;然而，这种 箝位会导致电压、电流和温度的实时re - gs不可靠。一旦 错误条件被消除，re将再次变得稳定。

防静电保护

图1中的CHARGE SOURCE、PACK+、PACK-和DATA端子是连接 电池包的端子，暴露在ESD事件中。为了防止这些事件，R1和R7是 150欧姆电阻，保护DS2770 VCH和DQ引脚免受CHARGE SOURCE和 DATA终端上的事件的影响。电阻R4和R5除了提供上一节描述的功能外，还可以保护VIN和VDD免受 中PACK+终端上事件的影响。使用这些元件 可以产生满足IEC1000-4-2型号ESD要求的电路，其中±15kV空气和±8kV 接触。

其他组件

该参考设计包括四个100pF电容器。C1滤波PACK+和 PACK-端子上的电压，C3是VDD引脚上电池电压的旁路电容。C4为DS2770数据表中指定的电流检测输入创建一个低通 滤波器。

对于某些充电源，由于 大电流负载，充电启动时源电压可能会瞬间下降。如果VCH低于电池电压，DS2770将解释这意味着 充电源已被移除，并且它将终止充电，直到遇到另一个开始充电条件 。R1和C2包含在电路中，以防止该初始电压降 被DS2770误解。对于具有高纹波或噪声 内容的电荷源，可以调整该值。

总结

本应用说明提出了一个充电控制器参考设计，包括充电组件 和安全。该设计提供了快速和涓流充电所需的组件，以及 在充电期间保护器打开时保护DS2770。根据IEC1000-4-2 ESD模型，还对电路进行了 ESD硬度测试。