DS2715相比其他充電IC獨特之處在於
，它通過單個晶體管為電池包提供了充電和放電路徑。該功能結合可為10節電池進行充電的特性
，使它成為非常適合用於各種電池供電設備的充電解決方案中。本應用指南闡述了DS2715如何控製調節晶體管，同時描述了優化DS2715應用電路時設計人員應采取的調整措施。本文首先詳細討論了一個3節電池組的典型應用電路。隨後
，還介紹了兩個替代電路：一個是將DS2715連接到不連續負載的改進電路
，另一個是直接由電池為負載供電的電路。

 

 

圖1為3節電池組的典型開關模式應用電路(本應用筆記中描述的所有例子也適用於線性模式電路)。當連接充電電源時，它通過D1直接為負載和DS2715供電。然後DS2715照常執行充電功能。當充電電源斷開時，充電電流停止，電池通過寄生二極管Q1為DS2715供電。同時也經由這條通路提供負載電流。如果負載電流導致檢測電阻兩端電壓超過10mV (典型值，在SNS+和SNS-端之間測得)
，並且VDD大到足以維持正常工作，DS2715進入放電模式。

 

圖1. 典型開關模式應用電路

 

在放電模式下，VCH拉低且Q1完全導通。此時
，負載電流從寄生二極管Q1切換到漏-源通路。當VDD不足，從而導致DS2715進入上電複位狀態時，Q1不導通且其寄生二極管為負載提供了唯一的放電通路。應該指出的是，對於采用3節電池為負載供電的配置
，DS2715在電池的大多數有效放電周期內都處於不工作的複位狀態。這是因為UVLO (欠壓鎖定)電壓是3.9V
，而電池的額定電壓是3.6V。因此，放電模式應至少采用四節電池串聯。一旦成功進入放電模式，還應該考慮負載斷開或再次連接充電電源時會出現什麼情況。

 

如果DS2715處於放電模式時再次連接充電電源
，充電電源將為負載供電且DS2715重新開始充電。如果放電模式下負載斷開，基本上沒有電流從電池流出。剩下的電流就包括DS2715電源電流(小於200µA)以及VCH吸收的電流。該電流主要隨電池電壓和Q1偏置電路變化，通常為5mA至10mA。參考DS2715的放電鎖存置位和複位門限
，可以明顯看出置位參數和複位參數之間存在滯回。因此，5mA至10mA的電流不足以退出放電模式。除非充電電流導致SNS+和SNS-之間有-10mV的壓降
，否則DS2715將一直處於放電模式。放電模式不受VBATT影響，將一直保持，直到VDD低於UVLO加滯回門限。

 

 

當充電電源移除時，電池應開始為負載供電從而使電壓不至於過多地下降。剛開始，如果負載連接時，寄生二極管Q1和二極管D4提供電池與負載之間的電流通路。如果電流足以置位放電閉鎖
，則VCH拉低，並且在Q1內部電容充完電後完全導通。VCH的狀態變化發生時間為1µs。當去耦電容C1和C2放電時，負載連接點從充電電源電壓變化電池電壓。圖2為充電電源移除時負載點的變化狀態。為了使DS2715維持足夠的VDD
，采用四節電池並使用470µF電容代替C1，以去耦500mA負載電流。

 

圖2. C1 = 470µF，充電電源移開時，4節電池開關模式電路的瞬態特性

 

基本應用電路適合無需放電模式的3節電池或少於3節電池的應用場合，也適合4節電池應用。然而

，4節電池電路也有一個缺點，電池將很少充電，並且電路將在一段時間內長期處於放電模式。在這種情況下
，維持Q1於放電模式所消耗的靜態電流將消耗更多的電池能量。在4節(jie)電(dian)池(chi)應(ying)用(yong)中(zhong)，如(ru)果(guo)負(fu)載(zai)在(zai)相(xiang)當(dang)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)時(shi)間(jian)內(nei)是(shi)不(bu)使(shi)用(yong)的(de)，且(qie)希(xi)望(wang)電(dian)池(chi)持(chi)續(xu)工(gong)作(zuo)很(hen)多(duo)天(tian)或(huo)更(geng)長(chang)時(shi)間(jian)，則(ze)需(xu)要(yao)對(dui)基(ji)本(ben)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)些(xie)許(xu)改(gai)動(dong)即(ji)可(ke)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng)。這(zhe)些(xie)修(xiu)改(gai)相(xiang)當(dang)於(yu)為(wei)2節和3節電池應用增加了放電模式的功能。

 

 

當電池無需長時間且頻繁為負載供電時，在待機時應盡量減少電池的損耗
，以延長電池壽命。DS2715dedianxingyingyongdianlukeyijiayixiugai，jinxuzengjiayigejingtiguanhejigewuyuanqijian，jiukexianzhugaishanqixingneng，congergengjiashihelianjiedaobulianxugongzuofuzaideyingyong。tu3為改進後的電路。

 

圖3. 改進後的開關模式應用電路，適用於DS2715連接非連續負載的應用

 

第一個重要的修改是增加了Q5。Q5應采用RDS(ON)非常低的pFET，以最大程度提高效率。其VGS應根據電路和負載要求進行選擇。理想情況是，選擇Q5時應注意使其VGS在最低有效電池電壓時保持Q5處於導通狀態。當電池電壓下降到低於有效的限製時，VGS額定值將關閉Q5，youzhuyuxianzhidianchideguochongdian。citexingduiyudaduoshudianlubingfeibixu，zheshiyouyufashengguochongzhiqianfuzaiwangwangzaoyidiaodian，nieqingdianchijuyouyidingdenaiguochongxingneng。Q5應滿足所可能遇到的最高電壓
，同時也應該能夠處理最大負載電流以及相應的功耗。電路中的R8用於確保充電電源移除時Q5處於導通狀態。R11是Q5切換瞬態時擺率控製電路的一部分，或使用其他器件代替以提供FET必需的ESD (靜電放電)保護。

 

另一處必要的修改是將R1與D1的陽極斷開

，連接至陰極，直接由充電電源為DS2715供電。這樣，當電池為負載供電時，DS2715將掉電，Q5將作為負載開關。當DS2715掉電且負載斷開時，隻有小的漏電流和電池本身的自放電會導致電池容量的減少。DS2715掉電時，同時也複位內部狀態機，重新啟動充電周期，而這一過程在典型應用電路(圖1)中由Q2完成。電路經改進後，即使少於4節電池
，電池也可正常放電，否則在放電狀態沒有足夠的電能為DS2715供電。

 

該(gai)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)好(hao)處(chu)是(shi)可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)獨(du)立(li)的(de)充(chong)電(dian)和(he)放(fang)電(dian)晶(jing)體(ti)管(guan)，以(yi)優(you)化(hua)那(na)些(xie)對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)最(zui)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)特(te)性(xing)。之(zhi)前(qian)已(yi)經(jing)提(ti)到(dao)過(guo)負(fu)載(zai)連(lian)接(jie)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)重(zhong)要(yao)特(te)點(dian)。對(dui)於(yu)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)Q1，要求采用低VGS的晶體管
，以優化包括Q3在內的簡單自舉關斷輔助電路。此外
，在低RDS(ON)和低柵極電荷之間進行合理的妥協將實現總功耗足夠低的電路。對於線性模式調節晶體管
，功耗通常是最重要的因素。

 

由於電路中電池直接連接負載，因此建議電源電壓過低時負載自行關閉。如果連接一個電阻負載，負載將會引起電池的過放電。

 

 

下圖為充電電源移除後改進應用電路的瞬態響應。圖4為C1處安裝22µF鋁電解電容時的曲線。圖5為該電容值變為470µF時的曲線。負載FET開啟時，負載電壓從充電電源電壓切換到電池電壓。此時，負載電流是500mA的吸入電流。充電電源移除之前電壓為9V
，為負載和充電器供電。在這兩個圖中，上部曲線對應負載節點電壓，下部曲線對應Q5柵極的電壓。這兩個電壓是以地為參照的。

 

圖4. C1 = 22µF時，改進後的應用電路在移除充電電源後的瞬態波形

 

圖5. C1 = 470µF時，改進後的應用電路在移除充電電源後的瞬態波形

 

C1為22µF時，出現略低於電池電壓的下衝。去耦電容容值增加至470µF可消除電池、負載和電路采用這一特殊配置時的下衝。

 

直接用電池為負載供電
 

在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)

，未(wei)必(bi)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)充(chong)電(dian)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)池(chi)組(zu)電(dian)壓(ya)同(tong)時(shi)位(wei)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)未(wei)必(bi)嫩(nen)夠(gou)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。負(fu)載(zai)可(ke)直(zhi)接(jie)由(you)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)，但(dan)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)幾(ji)個(ge)因(yin)素(su)。圖(tu)6為直接用電池為負載供電的電路。

 

圖6. 應用電路原理圖，帶有可選負載連接

 

負載必須按圖所示方法接地
，以保證在電池充電期間得到預期的充電電流(負載電流不會流經R7檢流電阻)。同時，由於負載直接連接到電池，因此沒有必要使用DS2715的放電模式或省去了開通Q1的偏置電路所消耗的其他電流。因此
，移除R1/C3濾波器連接，將DS2715的VDD直接與充電電源連接
， 因此當充電電源移除時，DS2715將複位。在這一電路中
，一旦充電完成，所有負載電流，除了通過D2/R2的電流，必須由電池提供
，無論充電電源是否連接。在準備好進行新的充電周期之前，應用電路應完全由電池供電。

 

zaizheyidianluzhong
，chongdiandianluchujiancedianzuwaihaizuoweifuzaidianliudeliujingtonglu，yinci

，suoyouyuanjianbixunengouyingduizuihuaiqingkuangxiadechongdiandianliuhefuzaidianliu。kaiguanmoshixia，youbiyaogenjuewaifuzaidianliujiqiduikaiguanxingnengyingxianglaizhongxintiaojieguanbiQ1的de自zi舉ju電dian路lu。如ru果guo充chong電dian期qi間jian有you可ke能neng移yi開kai電dian池chi，即ji使shi存cun在zai箝qian位wei元yuan件jian
，也ye應ying采cai取qu預yu防fang措cuo施shi確que保bao負fu載zai能neng夠gou承cheng受shou開kai關guan模mo式shi下xia的de感gan性xing尖jian峰feng。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia，有you必bi要yao采cai用yong額e外wai的de旁pang路lu電dian容rong或huo特te別bie注zhu意yi電dian路lu布bu局ju。如ru果guo需xu要yao控kong製zhi何he時shi可ke以yi開kai始shi充chong電dian或huo當dang充chong電dian電dian源yuan仍reng然ran存cun在zai需xu要yao由you應ying用yong控kong製zhi器qi停ting止zhi充chong電dian，則ze電dian路lu中zhong可ke包bao含hanQ2和R8，如圖所示。使用Q2來停止充電時，充電周期就回到在線檢測狀態。因此
，不應使用Q2來頻繁地停止和重新啟動充電
，因為這可能會導致過充，特別是當接近充電周期結束時。

 

 

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本文來源於Maxim。