充電監(jiān)控顯示集成塊bq2007
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摘要：bq2007是benchmarq公司生產(chǎn)的新型充電監(jiān)控顯示模塊。使用bq2007可以構(gòu)成功能完善的Ni-Cd，NiMH和Li+離子電池充電器，并具有靈活的充電控制方式，可顯示各種充電狀態(tài)，并可大范圍準(zhǔn)確地進行充電監(jiān)控顯示，同時還有完備的安全保護功能。本文介紹了bq2007的功能、顯示模式以及在充電監(jiān)控顯示方面的應(yīng)用。
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1 概述
快速充電監(jiān)控模塊bq2007為單片CMOS集成塊，主要用于設(shè)計高質(zhì)量電池充電器，可實現(xiàn)充電過程監(jiān)控和充電狀態(tài)顯示。該器件采用電壓對比的方法顯示電池的當(dāng)前充電狀態(tài)，顯示范圍從10%到90%。有多種充電方式可供選擇，充電過程也可選用多種監(jiān)控方式；具有溫度和過電壓保護功能。音響報警輸出可直接驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的壓電發(fā)音元件。七個顯示輸出腳可直接與數(shù)碼管或液晶顯示模塊相連接。Bq2007具有DIP和SOIC兩種封裝形式。
2 管腳功能
bq2007有24個引腳，其引腳排列如圖1所示，各引腳的功能說明見表1所列。
表1 Bq2007引腳功能
| 引腳號 | 引腳名 | 功能描述 | 引腳號 | 引腳名 | 功能描述 |
| 1 | SEGC/MSEL | 輸出顯示段C/驅(qū)動模式選擇 | 13 | TCO | 溫度終止模式選擇 |
| 2 | SEGB | 輸出顯示段B | 14 | SNS | 溫度傳感器信號輸入 |
| 3 | SEGA | 輸出顯示段A | 15 | BAT | 電池電壓輸入 |
| 4 | LED1 | 充電狀態(tài)輸出1 | 16 | TS | 溫度檢測 |
| 5 | LED2 | 充電狀態(tài)輸出2 | 17 | DIS | 放電控制 |
| 6 | INH | 禁止充電信號輸入 | 18 | Vss | 系統(tǒng)接地 |
| 7 | COM | LED/LCD公共輸出 | 19 | Vcc | 電源5V±10% |
| 8 | ALARM | 報警音頻輸出 | 20 | MOD | 調(diào)節(jié)控制 |
| 9 | TM | 定時模式選擇 | 21 | SEGG/QDSEL | 輸出顯示段G/充電狀態(tài)顯示選擇 |
| 10 | VSEL | 電壓終止模式選擇 | 22 | SEGF/MULT | 輸出顯示段F/多節(jié)電池封裝選擇 |
| 11 | FAST | 快速充電選擇 | 23 | SEGE/DSDL2 | 輸出顯示段E/顯示選擇2 |
| 12 | DCMD | 放電命令 | 24 | SEGD/DSEL1 | 輸出顯示段D/顯示選擇1 |
3 bq2007的顯示模式
bq2007的顯示包括三個部分；充電狀態(tài)顯示，充電狀態(tài)監(jiān)控顯示，音響報警輸出。
3.1 充電狀態(tài)顯示和音響報警輸出
充電狀態(tài)顯示由兩個發(fā)光二極管LED1和LED2構(gòu)成，可組成三種顯示模式，在初始化時由輸入腳DSEL1和DSEL2的狀態(tài)確定。
如果DSEL1和DSEL2接在Vss上，LED1和LED2將組成一個簡單的LED發(fā)光系統(tǒng)，LED1用于指示預(yù)充電狀態(tài)（如懸浮充電或放電），LED2指示充電狀態(tài)（正在充電或充電完成）。如果DSEL1接Vcc而DSEL2接Vss，則兩個發(fā)光管可組成一個三色LED系統(tǒng)，用以指示放電、正在充電和充電完成；每一個狀態(tài)有一個顏色指示。當(dāng)DSEL1接在Vss上，DSEL2接在Vcc上時，兩個二極管可用來指示錯誤信息。表2所列為bq2007的充電狀態(tài)顯示模式。
音響輸出主要用于錯誤和充電完成指示。它是一個工作周期對稱的AC信號，信號電平與標(biāo)準(zhǔn)的壓電發(fā)音元件兼容。如果插入的電池是損壞的，則音頻信號為一個頻率為3.5Hz，節(jié)拍為1/2秒的持續(xù)信號；如果是充電完成，或充電時電池不能在一定的時間內(nèi)提高到額定的充電閥值電壓，則它是一個以1/2秒為周期的高頻-低頻斷續(xù)信號，每二秒重復(fù)一次，持續(xù)時間為9.5～15s。
3.2 充電監(jiān)控顯示
bq2007有兩種監(jiān)控顯示方式：LCD單色七段圖形顯示和LED數(shù)碼管顯示。兩種顯示方式由QDSEL腳的輸入條件選擇。如果QDSEL接至Vcc，器件將選擇LED數(shù)碼管顯示方式；QDSEL接至Vss，則器件的輸出為LCD七段圖形驅(qū)動電平。
表2 bq2007充電狀態(tài)顯示模式
| 模式 | 充電狀態(tài) | LED1 | LED2 | DIS | ALARM |
| DSEL1=L DSEL2=L 模式1 | 沒有電池 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 懸浮態(tài)充電（溫限內(nèi)，低電壓） | 0 | 閃爍 | 0 | 0 | |
| 充電前放電 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 正在充電 | 閃爍 | 0 | 0 | 0 | |
| 充電完成 | 0 | 1 | 0 | 高音 | |
| 錯誤（低電壓超時關(guān)閉） | 0 | 0 | 0 | 高音 | |
| DSEL1=H DSEL2=L 模式2 | 沒有電池 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 充電前的放電，懸浮態(tài)充電 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 正在充電 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 充電完成 | 0 | 1 | 0 | 高音 | |
| 錯誤（低電壓超時關(guān)閉） | 0 | 0 | 0 | 高音 | |
| DSEL1=L DSEL2=H 模式3 | 沒有電池 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 懸浮態(tài)充電（溫限內(nèi)，低電壓） | 0 | 閃爍 | 0 | 0 | |
| 充電前的放電 | 0 | 閃爍 | 1 | 0 | |
| 正在充電 | 閃爍 | 0 | 0 | 0 | |
| 充電完成 | 1 | 0 | 0 | 高音 | |
| 錯誤（低電壓超時關(guān)閉） | 0 | 1 | 0 | 高音 |
在LED模式下，SEGA-G可選用三段到七段顯示，三段使用SEGB，SEGD和SEGF，分別對應(yīng)30%、60%和90%的充電量；剩余四段可選用代表20%、40%、60%和80%；也可選取全部七段，從20%開始，以10%的增量顯示充電量，其電路連接見圖2。
在LCD模式下，SEGA-G輸出為經(jīng)過譯碼的七段數(shù)字信息電平信號，顯示的充電量從“0”開始，以10%的增量遞加，直到90%的充電量為止。充電完成時顯示字母“F”，出現(xiàn)錯誤信息時的指示是“E”，放電時顯示字母“d”。在圖形模式下，上述三種狀態(tài)均沒有顯示，其電路連接見圖3。
4 充電監(jiān)控
bq2007的充電監(jiān)控由DCMD、VSEL、FAST和TM腳的輸入狀態(tài)完成。DCMD用于實現(xiàn)放電控制功能；VSEL、FAST、TM的不同輸入狀態(tài)組合可用來選擇充電模式。表3給出了它們之間不同縱使所選取的充電模式。
充電初始化在系統(tǒng)插入電池或者打開電源開關(guān)時進行。插入電池時，首先要進行預(yù)放電，這由DCMD腳的輸入控制。當(dāng)一個負(fù)脈沖信號加在DCMD腳時，系統(tǒng)將不考慮任何充電條件而開始預(yù)放電，這時DIS腳的輸出變成高電平，從而驅(qū)動一外接電阻對電池放電。注意DCMD腳的內(nèi)部是上拉至Vcc的，因此不能長期無負(fù)載接地。當(dāng)檢測到的電池電壓等于放電閥值VEDV時，放電停止，系統(tǒng)開始充電。
VSEL用于選擇終止條件，當(dāng)VSEL=Vss時，選擇-△V關(guān)斷。在充電過程中，當(dāng)電池的取樣電壓低于最大取樣電壓12mV時，充電終止；如果VSEL=Vcc，終止充電的條件是峰值電壓。當(dāng)檢測到的電池電壓比最大電池電壓小6mV時，充電終止。Bq2007還提供涓流充電功能。
涓流充電主要用于補償電池閑置時的自放電和保護充電系統(tǒng)。插入電池時，如果檢測到的電池電壓低于設(shè)定閥值，bq2007將以涓流形式對電池電。如果在規(guī)定的時間內(nèi)電池電壓不能恢復(fù)到規(guī)定的最小值，bq2007不再對電池充電，并指示“錯誤”。
5 充電電流的控制
MOD用來輸出控制信號以調(diào)節(jié)充電電流。Bq2007有一個頻率反饋控制環(huán)節(jié)，其反饋信號為SNS腳上的電壓，通常該腳上的電壓維持在0.04Vcc到0.05Vcc之間。其電流控制電路如圖4所示。
MOD腳上信號頻率的高低依賴于SNS腳上電壓的高低。如果SNS腳上的電壓低于額定電壓（0.04Vcc），則MOD輸出的頻率變高，驅(qū)動電流通過一個電感向電池充電。如果SNS腳上的電壓高于0.05Vcc,MOD輸出低電平，充電電源將被切斷。
表3 輸入腳狀態(tài)對控制狀態(tài)的影響
| FAST | TM | 關(guān)斷時間 min |
| Vss | 懸空 | 640 |
| Vss | Vss | 320 |
| Vss | Vcc | 160 |
| Vcc | 懸空 | 160 |
| Vcc | Vss | 80 |
| Vcc | Vcc | 40 |
| VSEL | 檢測方法 | 頂關(guān)斷 |
| Vss | -△V | 不能 |
| Vcc | PVD | 能 |
MOD還可用來控制開啟外部充電電源，這時不需要檢測電壓，SNS腳可直接接地。Bq2007是一個功能完善的充電監(jiān)控顯示電路，利用它可組成一個高性能的充電器，亦可用于鉛酸電流充電器的指示。
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