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摘要：DS2711和DS2712標準NiMH電池充電器(專為1節或2節AA或AAA NiMH“標準”電池設計)能夠檢測原電池(一次電池，不可充電電池)，避免對其充電。本應用筆記介紹了各種來自不同廠商的電池特性，說明了充電IC區分NiMH可充電電池和堿性原電池的方法。
本應用筆記給出的數據顯示，這些器件能夠區分出NiMH可充電電池和堿性原電池，可廣泛用于不同廠商的新電池或已經使用過的電池。
所選擇的NiMH電池包括AA和AAA電池，分別來自以下廠商：Maxell、Panasonic、Rayovac、Sanyo和Sony。原電池來自以下廠商：Duracell Ultra、Rayovac Maximum Plus、Energizer Max、Energizer e2 Lithium和Energizer e2 Titanium。舊電池已經使用了一年之久，并經過許多次充電、放電。
所有NiMH電池用DS2711充電，然后放電到指定的電量。堿性電池是新型號，去掉包裝，并將其放電到所希望的狀態。
電池阻抗在很大程度上取決于剩余電量或充電狀態，本應用筆記中選擇了4種充電狀態：充滿、低電量、空電量和電池耗盡。
“充滿”指NiMH電池已通過DS2711完全充滿，對于堿性電池，“充滿”指電池剛剛去掉包裝；“低電量”指電池在50mA負載下放電至1.2V；“空電量”指電池在50mA負載下放電至0.8V；“電池耗盡”指電池在50mA負載下放電至0.0V。
表1給出了AA電池在各充電狀態下計算出的阻抗，表2為AAA電池的阻抗值。
表1. 計算AA電池在不同充電狀態下的阻抗
表2. 計算AAA電池在不同充電狀態下的阻抗
本應用筆記選擇100Ω的RCTST用于500mA充電電流，50Ω的RCTST用于1A的充電電流。
表3給出了充電結果表格中的縮略語注釋，“NC”表示由于VOC高于1.75V，電池沒有被充電，它是DS2711檢測電池插入時的限制。“PC”表示VOC低于1.0V，器件進入預充電狀態，此時，充電器以1/4快充電流為電池充電。如果在34分鐘后，電池的VOC沒有恢復到1.0V以上，DS2711將進入故障(FAULT)狀態。“CTST”表示電池沒有達到阻抗要求，使DS2711進入FAULT狀態，每隔31秒進行一次電池阻抗測試。“OV”表示VCH (在充電電流作用下每節電池的電壓)高于1.75V，它將使DS2711進入FAULT狀態。充電期間，每秒進行一次過壓檢測。“Ch”表示電池由DS2711充電。
充電結果表格中的其它信息代表從開始充電到DS2711進入FAULT狀態的時間，根據需要用“XXs”(秒)或“XXm”(分鐘)表示。另外，“X RS”表示完成充電過程之前重新啟動充電過程的次數。對于過度放電的NiMH電池，DS2711可能在最初檢測到過高的阻抗，但是，經過1次或2次嘗試后，阻抗將恢復到通過檢測的數值，允許進行適當的充電。
表3. 充電結果表4-7的縮略語注釋
表4和表5是將AA和AAA電池放置到DS2711評估板上后得到的測試結果，配置為并聯充電模式，利用外部充電電源設置500mA的充電電流。表6和表7是在1A充電電流下的測試結果。
表4. 以500mA電流充電時，AA電池的充電結果
表5. 以500mA電流充電時，AAA電池的充電結果
表6. 以1A電流充電時，AA電池的充電結果
表7. 以1A電流充電時，AAA電池的充電結果
Energizer e2 Lithium的電池是僅有的一款沒有立即終止充電的原電池，這種電池作為原電池具有極低的阻抗，增大了檢測難度。新電池的開路電壓(VOC)近似為1.8V，無法通過“在線”檢測，所以，也可以避免充電。處于“電池耗盡”狀態的AA和AAA電池(以及“空電量”狀態的AAA電池)具有低于1.0V的VOC，電池會進入34分鐘的低速率預充電狀態，然后終止充電，不會對電池產生任何明顯的影響。
Energizer e2 Lithium的AA和AAA電池在“低電量”狀態下(以及“空電量”狀態下的AA電池)會被DS2711充電，但不會產生任何漏電或爆炸的征兆，僅僅會使電池發熱，在電池終止充電以前使其溫度比室溫高出大約10°C。考慮到這一原因，制造商不建議對原電池進行充電。
Energizer e2 Lithium的電池被充電后，再對其放電，使其恢復到初始充電狀態，可以發現，它們將很快達到其初始狀態，這表明只有極少的電量注入到了電池內部。
一些空電量或電量耗盡的可充電NiMH電池在阻抗恢復到門限要求以前需要重新啟動1次或2次充電過程，重新啟動充電的現象發生在500mA充電電流情況下，而不是1A充電電流情況下，因為1A的充電電流足以使電池阻抗在31秒內恢復到門限要求的數值以內。當以500mA電流充電時，需要2倍的阻抗恢復時間。
本應用筆記給出的數據表明：DS2711和DS2712能夠有效檢測堿性原電池，并避免對其進行充電，符合原電池制造商推薦的充電要求，而且能夠為NiMH電池提供適當的充電。
引言
DS2711和DS2712為1節或2節AA或AAA標準NiMH電池提供了一種理想的充電方案，它們能夠檢測堿性原電池，防止對其充電。(堿性原電池制造商不推薦對其產品進行充電，因此，能夠識別哪些電池可以安全充電、哪些電池不能充電對于充電器而言將是一個非常關鍵的功能)。本應用筆記給出的數據顯示，這些器件能夠區分出NiMH可充電電池和堿性原電池，可廣泛用于不同廠商的新電池或已經使用過的電池。
選擇電池
我們收集了幾款新的和舊的NiMH可充電電池及堿性原電池，將每款電池與DS2711連接，它可以識別電池的化學特性，判斷是否對其充電。所選擇的NiMH電池包括AA和AAA電池，分別來自以下廠商：Maxell、Panasonic、Rayovac、Sanyo和Sony。原電池來自以下廠商：Duracell Ultra、Rayovac Maximum Plus、Energizer Max、Energizer e2 Lithium和Energizer e2 Titanium。舊電池已經使用了一年之久，并經過許多次充電、放電。
所有NiMH電池用DS2711充電，然后放電到指定的電量。堿性電池是新型號，去掉包裝，并將其放電到所希望的狀態。
電池阻抗在很大程度上取決于剩余電量或充電狀態，本應用筆記中選擇了4種充電狀態：充滿、低電量、空電量和電池耗盡。
“充滿”指NiMH電池已通過DS2711完全充滿，對于堿性電池，“充滿”指電池剛剛去掉包裝；“低電量”指電池在50mA負載下放電至1.2V；“空電量”指電池在50mA負載下放電至0.8V；“電池耗盡”指電池在50mA負載下放電至0.0V。
阻抗
當電池放電到指定狀態時，對電池進行測量，以計算每個電池的阻抗。這個過程通過以下步驟完成：測量每節電池的開路電壓(VOFF)，然后以500mA充電電流作用到電池上并測量對應的電壓(VON) ，5秒鐘后，可利用歐姆定律計算阻抗：表1給出了AA電池在各充電狀態下計算出的阻抗，表2為AAA電池的阻抗值。
表1. 計算AA電池在不同充電狀態下的阻抗
| Charge States Impedance (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. 計算AAA電池在不同充電狀態下的阻抗
| Charge States Impedance (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 | |
充電結果
電池阻抗測量門限(CTST)由CTST電阻(RCTST)設置。RCTST電阻基于所要求的阻抗門限和充電電流，對于AA和AAA電池選擇160mΩ作為判斷可充電NiMH電池(新電池或舊電池)的檢測門限，適合新電池和舊電池的阻抗測試，堿性電池將不能通過測試。可以用以下公式計算RCTST：本應用筆記選擇100Ω的RCTST用于500mA充電電流，50Ω的RCTST用于1A的充電電流。
表3給出了充電結果表格中的縮略語注釋，“NC”表示由于VOC高于1.75V，電池沒有被充電，它是DS2711檢測電池插入時的限制。“PC”表示VOC低于1.0V，器件進入預充電狀態，此時，充電器以1/4快充電流為電池充電。如果在34分鐘后，電池的VOC沒有恢復到1.0V以上，DS2711將進入故障(FAULT)狀態。“CTST”表示電池沒有達到阻抗要求，使DS2711進入FAULT狀態，每隔31秒進行一次電池阻抗測試。“OV”表示VCH (在充電電流作用下每節電池的電壓)高于1.75V，它將使DS2711進入FAULT狀態。充電期間，每秒進行一次過壓檢測。“Ch”表示電池由DS2711充電。
充電結果表格中的其它信息代表從開始充電到DS2711進入FAULT狀態的時間，根據需要用“XXs”(秒)或“XXm”(分鐘)表示。另外，“X RS”表示完成充電過程之前重新啟動充電過程的次數。對于過度放電的NiMH電池，DS2711可能在最初檢測到過高的阻抗，但是，經過1次或2次嘗試后，阻抗將恢復到通過檢測的數值，允許進行適當的充電。
表3. 充電結果表4-7的縮略語注釋
| Abbreviation | Meaning |
| NC | No Charge |
| PC | Pre-charge |
| CTST | Fail Impedance Test |
| OV | Fail Over Voltage Test |
| Ch | Charged OK |
| (XXs) | Seconds until FAULT |
| (XXm) | Minutes until FAULT |
| (X RS) | Times Charge was restarted |
表4和表5是將AA和AAA電池放置到DS2711評估板上后得到的測試結果，配置為并聯充電模式，利用外部充電電源設置500mA的充電電流。表6和表7是在1A充電電流下的測試結果。
表4. 以500mA電流充電時，AA電池的充電結果
| Charge StatesCharge Results for 500mA Current | |||||
| 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電流充電時，AAA電池的充電結果
| Charge StatesCharge Results for 500mA Current | |||||
| 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電流充電時，AA電池的充電結果
| Charge StatesCharge Results for 1A Current | |||||
| 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電流充電時，AAA電池的充電結果
| Charge StatesCharge Results for 1A Current | |||||
| 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 | |
結論
充電結果(表4-7)表明DS2711和DS2712能夠檢測堿性原電池，并避免對這些電池進行充電。以500mA電流充電時，大多數電池在停止充電之前有31秒的充電時間，這是由于電池阻抗檢測造成的。當以較高的充電電流(1A)充電時，大多數堿性原電池在10秒鐘內將會檢測到電池過壓狀態，這同樣會終止充電。Energizer e2 Lithium的電池是僅有的一款沒有立即終止充電的原電池，這種電池作為原電池具有極低的阻抗，增大了檢測難度。新電池的開路電壓(VOC)近似為1.8V，無法通過“在線”檢測，所以，也可以避免充電。處于“電池耗盡”狀態的AA和AAA電池(以及“空電量”狀態的AAA電池)具有低于1.0V的VOC，電池會進入34分鐘的低速率預充電狀態，然后終止充電，不會對電池產生任何明顯的影響。
Energizer e2 Lithium的AA和AAA電池在“低電量”狀態下(以及“空電量”狀態下的AA電池)會被DS2711充電，但不會產生任何漏電或爆炸的征兆，僅僅會使電池發熱，在電池終止充電以前使其溫度比室溫高出大約10°C。考慮到這一原因，制造商不建議對原電池進行充電。
Energizer e2 Lithium的電池被充電后，再對其放電，使其恢復到初始充電狀態，可以發現，它們將很快達到其初始狀態，這表明只有極少的電量注入到了電池內部。
一些空電量或電量耗盡的可充電NiMH電池在阻抗恢復到門限要求以前需要重新啟動1次或2次充電過程，重新啟動充電的現象發生在500mA充電電流情況下，而不是1A充電電流情況下，因為1A的充電電流足以使電池阻抗在31秒內恢復到門限要求的數值以內。當以500mA電流充電時，需要2倍的阻抗恢復時間。
本應用筆記給出的數據表明：DS2711和DS2712能夠有效檢測堿性原電池，并避免對其進行充電，符合原電池制造商推薦的充電要求，而且能夠為NiMH電池提供適當的充電。
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