使用DS2711/12检测原电池

DS2711和DS2712松散电池镍氢电池充电器（设计用于一节或两节AA或AAA镍氢电池“松散”电池）检测碱性原电池并避免充电。本应用笔记描述了来自各种制造商的各种二手电池和新电池，并展示了充电器IC如何区分NiMH可充电电池和碱性原电池。

介绍

DS2711和DS2712松散电池镍氢充电器为一节或两节AA或AAA镍氢“松散”电池充电提供了理想的解决方案。它们能够检测碱性原电池并避免充电。（碱性原电池制造商不建议为其电池充电，因此充电器必须能够区分哪些电池可以安全充电，哪些电池不能安全充电。

本应用笔记提供的数据说明了这些器件区分NiMH可充电电池和碱性原电池的能力。它表征了来自各种制造商的各种二手电池和新电池。

电池制造商

收集新的和老化的NiMH可充电电池和碱性原代电池。每个电池都连接到DS2711，DS2711识别电池的化学成分以及是否为电池充电。

NiMH电池的选择包括来自：Maxell，Panasonic，Rayovac，Sanyova和Sony的AA和AAA电池。原电池的选择包括：Duracell Ultra， Rayovac Maximum Plus， Energizer Max， Energizer e² Lithium， and Energizer e² Titanium。老化的电池长达一年，并经历了多次充电和放电循环。

所有NiMH电池均使用DS2711充电，然后放电至目标充电状态。碱性电池是全新的，从包装中取出，然后放电到所需的充电状态。

电池的阻抗将根据其剩余容量或充电状态而变化。本应用纪要选择了4种充电状态：满电、低电量、空电量和耗尽电量。

“满”表示DS2711对NiMH电池充满电。对于碱性电池，“已满”表示电池仍处于“出厂包装”状态。“低”表示电池在50mA负载下放电至1.2V。“空”表示电池在50mA负载下放电至0.8V。“耗尽”表示电池在50mA负载下放电至0.0V。

阻抗数据

进行测量以计算电池放电到所需充电状态后每个电池的阻抗。这是通过首先测量开路电压（V关闭） 的每个单元格。然后向电池施加500mA充电电流和电压（V上） 在 .5 秒后测量。然后使用欧姆定律计算阻抗：

表1显示了每种充电状态下所有AA电池的计算阻抗。表2显示了所有AAA细胞的相同数据。

表 1.计算出每种充电状态下各种AA电池的阻抗

 

		充电状态阻抗 （mΩ）
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AA	Duracell Ultra	181	451	910	671
	Rayovac Maximum Plus	248	761	1282	462
	Energizer Max	140	912	1080	524
	Energizer e² Lithium	159	174	272	850
	Energizer e² Titanium	186	436	486	444
New NiMH - AA	Panasonic (1950 mAh)	42	52	60	448
	Rayovac (2000 mAh)	40	48	64	638
	Sanyo (1600mAh)	34	54	206	982
Aged NiMH - AA	Maxell (2000 mAh)	58	285	555	629
	Rayovac (1800 mAh)	45	55	187	391
	Sanyo (2000 mAh)	81	83	131	812
	Sony (2000 mAh)	57	116	551	1420

 

表 2.计算出每种充电状态下各种AAA电池的阻抗

 

		充电状态阻抗 （mΩ）
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AAA	Duracell Ultra	282	602	1035	1640
	Rayovac Maximum Plus	322	883	1114	1892
	Energizer Max	253	367	525	1071
	Energizer e² Lithium	222	253	523	834
	Energizer e² Titanium	192	442	268	455
New NiMH - AAA	Rayovac (800 mAh)	100	106	152	353
	Sanyo (700 mAh)	98	128	128	844
	Panasonic (750 mAh)	100	72	142	147
Aged NiMH - AAA	Rayovac (700 mAh)	54	168	144	357
	Sanyo (700 mAh)	106	154	507	819
	Sony (700 mAh)	62	64	396	712

 

充电结果

电池阻抗测试阈值 （CTST） 由 CTST 电阻值 （RCTST).R 的值CTST基于所需的阻抗阈值和充电电流。根据阻抗数据确定，AA和AAA的阈值均为160mΩ，将允许可充电NiMH电池（无论是新的还是老化的）通过电池阻抗测试，而碱性电池将无法通过测试。RCTST可以使用以下公式确定

阿·CTST100kΩ用于500mA充电电流和RCTST在本应用笔记中，1A充电电流为50kΩ。

表 3 是结果表中缩写的图例。“NC”表示电池未充电，因为 V超频大于1.75V，这是DS2711在存在测试中检测电池插入的限值。 “PC”表示 V超频小于1.0V，器件进入预充电状态，以相当于快速充电电流1/4的降低速率对电池充电。如果 V超频34分钟后电池仍未恢复到1.0V以上，DS2711进入故障状态。“CTST”表示电池未通过电池阻抗测试，导致DS2711进入故障状态。电池阻抗测试每 31 秒进行一次。“OV”表示 VCH（施加充电电流的电池电压）大于1.75V，导致DS2711出现故障。过压测试在充电期间每秒发生一次。“Ch”表示电池已由DS2711充电。

结果表中还包括从充电开始到DS2711进入故障状态之间的时间。时间以“XX”（秒）或“XXm”（分钟）表示，具体取决于哪个合适。此外，“X RS”表示在完全充电之前重新启动充电的次数。对于深度放电的NiMH电池，DS2711最初可能会检测到阻抗过高。但是，在 1 或 2 次尝试后，阻抗会恢复到通过电池阻抗测试并正常充电的程度。

表 3.结果表 4-7 的图例

 

缩写	意义
NC	不收费
PC	预充电
CTST	失效阻抗测试
OV	故障转移电压测试
Ch	收费正常
(XXs)	直到故障的秒数
(XXm)	故障前几分钟
（X RS）	时代充电重新启动

 

表4和表5包含将每节AA和AAA电池放入DS2711评估板并联充电模式，并使用外部充电源提供500mA充电电流的结果。表 6 和表 7 包含 1 A 充电电流的相同数据。

表 4.以500mA充电电流为AA电池充电的结果

 

		充电状态500mA电流的充电结果
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AA	Duracell Ultra	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	PC (34m)
	Rayovac Maximum Plus	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
	Energizer Max	OV (155s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
	Energizer e² Lithium	NC	OV (295m)	CTST (25m)	PC (34m)
	Energizer e² Titanium	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
New NiMH - AA	Panasonic (1950 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Rayovac (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch (1 RS)
	Sanyo (1600mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch (2 RS)
Aged NiMH - AA	Maxell (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch (1 RS)	Ch (2 RS)
	Rayovac (1800 mAh)	Ch	Ch	Ch (1 RS)	Ch (1 RS)
	Sanyo (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch (1 RS)
	Sanyo (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch

 

表 5.以500mA充电电流为AAA电池充电的结果

 

		充电状态500mA电流的充电结果
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AAA	Duracell Ultra	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
	Rayovac Maximum Plus	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
	Energizer Max	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
	Energizer e² Lithium	NC	CTST (20m)	PC (34m)	PC (34m)
	Energizer e² Titanium	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
New NiMH - AAA	Rayovac (800 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch (1 RS)
	Panasonic (750 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch (1 RS)
Aged NiMH - AAA	Rayovac (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (700 mAh)	Ch	Ch	Ch (1 RS)	Ch (1 RS)
	Sony (700 mAh)	Ch	Ch	Ch (1 RS)	Ch (1 RS)

 

表 6.以 1A 充电电流对 AA 电池充电的结果

 

		充电状态1A 电流的充电结果
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AA	Duracell Ultra	OV (7s)	OV (7s)	OV (3s)	CTST (31s)
	Rayovac Maximum Plus	OV (3s)	OV (3s)	OV (2s)	OV (22s)
	Energizer Max	OV (11s)	OV (3s)	OV (3s)	OV (3s)
	Energizer e² Lithium	NC	OV (237m)	CTST (400s)	OV (2s)
	Energizer e² Titanium	OV (14s)	CTST (31s)	CTST (31s)	CTST (31s)
New NiMH - AA	Panasonic (1950 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Rayovac (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (1600mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
Aged NiMH - AA	Maxell (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Rayovac (1800 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sony (2000 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch

 

表 7.以 1A 充电电流为 AAA 电池充电的结果

 

		充电状态1A 电流的充电结果
Cell Type	Cell Brand	Full	Low	Empty	Depleted
Alkaline - AAA	Duracell Ultra	OV (3s)	OV (3s)	OV (3s)	OV (2s)
	Rayovac Maximum Plus	OV (2s)	OV (3s)	OV (3s)	OV (3s)
	Energizer Max	OV (2s)	OV (21s)	OV (2s)	OV (2s)
	Energizer e² Lithium	NC	CTST (32m)	PC (34m)	PC (34m)
	Energizer e² Titanium	OV (2s)	OV (10s)	CTST (31s)	CTST (31s)
New NiMH - AAA	Rayovac (800 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Panasonic (750 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
Aged NiMH - AAA	Rayovac (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sanyo (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch
	Sony (700 mAh)	Ch	Ch	Ch	Ch

 

总结

结果表（表4-7）显示，DS2711和DS2712能够检测碱性原电池并避免充电。在500mA充电速率下，大多数碱性电池充电31秒，直到由于电池未通过电池阻抗测试而停止充电。当以1Amp的较高充电速率充电时，大多数碱性原电池在充电的前10秒内未通过过电压测试，这也终止了充电。

劲量e²锂电池是唯一未立即检测到的原电池。它们对原电池的阻抗值非常低，这使得它们的检测更加困难。新电池具有开路电压（V超频）的大约1.8V，因此由于它们未通过存在测试，因此很容易避免。处于耗尽电荷状态的 AA 和 AAA 电池（以及处于空充电状态的 AAA 电池）具有 V超频低于1.0V，因此电池在34分钟的预充电期间保持降低的预充电速率，然后充电终止，对电池没有任何明显影响。

低充电状态下的劲量e²锂AA和AAA电池（以及空充电状态下的AA电池）是DS2711充电的电池，但它们没有任何泄漏或爆炸的迹象。唯一明显的效果是电池在充电终止之前加热到室温以上约10摄氏度。与所有原电池一样，制造商不建议充电。

劲量e²锂电池充电后，它们被放电到初始充电状态，并且它们很快达到该状态，这表明很少的充电电流被转换为电池的实际容量。

一些空的或耗尽的可充电镍氢电池需要重新启动充电一次或两次，然后阻抗才能恢复到足以通过电池阻抗测试。这种重启发生在500mA充电速率而不是1Amp充电速率下，因为1Amp充电为电池提供足够的容量，以在前31秒内将阻抗降低到电池阻抗阈值以下。当以500mA充电时，将电池恢复到可接受的阻抗水平需要两倍的时间。

本应用笔记中的数据说明了DS2711和DS2712能够有效检测和避免对碱性原电池充电，如原电池制造商所推荐的那样，并且仍然能够对NiMH可充电电池进行适当充电。

审核编辑：郭婷