新款獨(dú)立型線性鋰離子電池充電器

時(shí)間：2006-03-26 05:31:00

關(guān)鍵字：線性鋰離子電池充電器 BSP LTC

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[導(dǎo)讀]可再充電電池常常被用來為諸如數(shù)碼相機(jī)、PDA、移動(dòng)電話和MP3播放機(jī)等便攜式設(shè)備供電。交流適配器是最常用的充電電源，不過，越來越多的應(yīng)用開始接入可用的USB電源。

可再充電電池常常被用來為諸如數(shù)碼相機(jī)、PDA、移動(dòng)電話和MP3播放機(jī)等便攜式設(shè)備供電。交流適配器是最常用的充電電源，不過，越來越多的應(yīng)用開始接入可用的USB電源。LTC4061和LTC4062就是專為利用上述兩種電源的任一種來給單節(jié)鋰離子電池充電而設(shè)計(jì)的。

這兩款器件均采用恒定電流/恒定電壓算法來提供高達(dá)1A的充電電流（可設(shè)置），并具有±0.35%的最終浮動(dòng)電壓準(zhǔn)確度。它們包括一個(gè)內(nèi)部P溝道功率MOSFET和熱調(diào)整電路，無需使用隔離二極管或外部檢測(cè)電阻器；因此，基本充電器電路只需兩個(gè)外部元件。

LTC4061和LTC4062包括基于可設(shè)置時(shí)間和可設(shè)置電流的充電終止電路?？筛鶕?jù)應(yīng)用的需要對(duì)漏極開路狀態(tài)引腳CHRG ( 進(jìn)行設(shè)置，以指示電池充電的狀態(tài)。LTC4061提供了一個(gè)AC電源漏極開路狀態(tài)引腳ACPR(，以指示輸入端上已經(jīng)具有了用于給一個(gè)電池充電所需的足夠電壓。專為最大限度地延長(zhǎng)電池使用壽命和提高可靠性而設(shè)計(jì)的其他安全功能包括負(fù)溫度系數(shù)（NTC）電池溫度檢測(cè)（LTC4061）和SmartStartTM充電算法，該算法通過阻止不必要的充電循環(huán)而使電池使用壽命有所延長(zhǎng)。

在LTC4062中，一個(gè)低Iq精準(zhǔn)比較器取代了LTC4061上的NTC和ACPR(功能。當(dāng)未施加輸入電源時(shí)，LTC4062內(nèi)部低功率比較器能夠正常工作，并僅從電池吸收10μA的電流。在施加了輸入電源的情況下，可將LTC4061和LTC4062置于停機(jī)模式，以把電源電流減小至一個(gè)非常低的數(shù)值（20μA），并使電池漏電流降至2μA以下。

內(nèi)部熱反饋功能負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)充電電流，以便在大功率工作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制。

可設(shè)置性

LTC4061和LTC4062提供了大量的設(shè)計(jì)靈活性，包括可設(shè)置充電電流和可設(shè)置總時(shí)間終止或可設(shè)置電流終止。最大充電電流采用一個(gè)連接在PROG引腳和地之間的電阻器來設(shè)置。BAT引腳輸出的充電電流可通過監(jiān)視PROG引腳電壓來隨時(shí)確定，采用的公式如下：

IBAT = (VPROG/RPROG)·1000

電流檢測(cè)門限IDETECT是通過在IDET和地之間連接一個(gè)電阻器RDETECT來設(shè)定的。該門限被用來改變CHRG ( 引腳的狀態(tài)，以指示電池接近滿充電狀態(tài)?；蛘撸撻T限也可被用作結(jié)束充電周期的終止電流門限。

當(dāng)采用總時(shí)間終止時(shí)，充電時(shí)間是通過在TIMER和地之間連接一個(gè)電容器CTIMER來設(shè)定的。

TIMER引腳負(fù)責(zé)控制LTC4061和LTC4062采用何種終止方法。連接一個(gè)外部電容器至TIMER引腳將啟動(dòng)一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，該定時(shí)器將在設(shè)定的時(shí)間周期結(jié)束之后停止充電器操作。把TIMER引腳接地并連接一個(gè)電阻器至IDET引腳將使充電周期在充電電流降至一個(gè)設(shè)定門限（IDETECT）以下之后立即終止。把TIMER引腳連接至輸入電源將停用內(nèi)部終止功能，從而可通過使能（EN(）輸入來人工關(guān)斷充電器。

USB兼容性

LTC4061和LTC4062上的C/5( 引腳提供了一個(gè)在兩種不同的功率模式（即高功率和低功率）中進(jìn)行選擇的簡(jiǎn)易方法。當(dāng)C/5( 引腳為邏輯高電平時(shí)，充電電流被設(shè)定為由PROG引腳電阻器所設(shè)置的電流的100%（高達(dá)1A）。而當(dāng)C/5( 引腳為邏輯低電平時(shí)，電流限值被設(shè)定為PROG引腳電阻器所設(shè)置的電流的20%。在C/5( 引腳上布設(shè)一個(gè)弱下拉電阻器將把它預(yù)置于低功率狀態(tài)。

圖1：采用充電電流終止的LTC4061和LTC4062 USB/交流適配器電源鋰離子電池充電器配置

如圖1所示，C/5( 引腳在應(yīng)用中提供了極大的靈活性，可在交流適配器或USB電源之間進(jìn)行自動(dòng)選擇。如果接入了交流適配器，而且其電壓高于MP1的VTH，則通過二極管D1來施加電源，而且，由于MP1處于開路狀態(tài)，因此并未使用可通過USB端口獲得的電源。MN1被閉合，3.3kΩ和2kΩ電阻器并聯(lián)，從而把總最大充電電流設(shè)定為高達(dá)800mA（如果C/5( 引腳被設(shè)定為低電平，則為160mA）。如果未接入交流適配器，則USB負(fù)責(zé)向充電器供電；MN1開路時(shí)，只剩下2kΩ電阻器來把充電電流設(shè)定為高達(dá)500mA（最大值）。利用C/5( 引腳，即可根據(jù)USB應(yīng)用的需要把充電電流設(shè)定為100mA或500mA。

圖2：采用時(shí)間終止和電池檢測(cè)的LTC4062鋰離子電池充電器配置

消除不必要的充電周期

LTC4061和LTC4062是專為避免執(zhí)行不必要的充電周期而設(shè)計(jì)的，旨在延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命。在最初給器件加電或使其退出停機(jī)模式時(shí)，LTC4061和LTC4062將檢查BAT引腳上的電壓，以確定其初始狀態(tài)。如果BAT引腳電壓低于4.1V（大約對(duì)應(yīng)于80%_90%的電池容量）的再充電門限，則LTC4061和LTC4062將進(jìn)入充電模式并開始一個(gè)完整的充電周期。如果BAT引腳電壓高于4.1V，則電池接近滿充電狀態(tài)，充電器將不會(huì)起動(dòng)一個(gè)充電周期，而是進(jìn)入待機(jī)模式。在待機(jī)模式中，充電器連續(xù)監(jiān)視BAT引腳電壓。當(dāng)BAT引腳電壓降至4.1V以下時(shí)，充電周期自動(dòng)重新起動(dòng)，且內(nèi)部定時(shí)器被復(fù)位至設(shè)定充電時(shí)間的 50%（如果采用的是時(shí)間終止法的話）。這些功能免除了周期性充電周期啟動(dòng)的需要，可確保電池始終處于滿充電狀態(tài)，并減少了不必要的充電周期數(shù)，從而延長(zhǎng)了電池的使用壽命。

故障檢測(cè)和報(bào)告

如圖3所示，LTC4061具有一個(gè)NTC（負(fù)溫度系數(shù)）輸入，用于根據(jù)電池的溫度來判定充電操作的正常與否。如果電池溫度高于或低于安全水平，則暫停充電，內(nèi)部定時(shí)器被凍結(jié)，將利用一個(gè)方波來驅(qū)動(dòng)CHRG( 引腳輸出，使之以由CTIMER設(shè)定的頻率（如果采用定時(shí)器模式）或1.5Hz（在采用電流或用戶終止模式時(shí)）的頻率來閃爍（TIMER引腳與GND或輸入電源相連）。采用CTIMER時(shí)的閃爍頻率由下式來設(shè)定：

fCHRG( = 0.1μF/CTIMER·1.5Hz

把NTC引腳接地可停用該功能。

雖然只是LTC4061具有溫度故障的通告能力，但是，這兩款器件均能夠通告電池的失效。當(dāng)BAT引腳電壓低于2.9V的涓流充電門限（VTRIKL）時(shí)，充電電流將被減小至設(shè)定值的10%。如果電池處于涓流充電模式的時(shí)間超過了設(shè)定的總充電時(shí)間的 25%，則充電器將停止充電并報(bào)告電池?fù)p壞。LTC4061和LTC4062報(bào)告該故障狀態(tài)的方法是采用一個(gè)方波來驅(qū)動(dòng)CHRG( 輸出。該振蕩的占空比為50%，且頻率由CTIMER來設(shè)定。

一個(gè)由CHRG( 輸出來驅(qū)動(dòng)的LED呈現(xiàn)出脈沖閃爍圖案，告知用戶電池需要更換。如需清除電池失效故障，則可通過EN( 輸入變換或?qū)?SPAN lang=EN-US>VCC的電源拿掉之后再重新施加來完成。電池失效檢測(cè)功能僅在采用時(shí)間終止法的場(chǎng)合提供。

圖3：功能齊全的LTC4061（采用時(shí)間終止法）

LTC4061和LTC4062的功能差異

除了NTC功能之外，LTC4061還具有一個(gè)ACPR( 電源狀態(tài)指示器。當(dāng)VCC引腳上具有了用于對(duì)一個(gè)電池進(jìn)行充電所需的足夠電壓時(shí)，將利用一個(gè)漏極開路NMOS器件來把該引腳拉至低電平。否則，該引腳將呈高阻抗?fàn)顟B(tài)。

LTC4062采用一個(gè)非專用的精準(zhǔn)、低功率比較器代替了LTC4061的NTC和ACPR( 功能。該比較器由BAT引腳來供電，消耗電流僅為10μA。漏極開路輸出（OUT）能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED。該比較器可能的用途包括精準(zhǔn)低電池電量檢測(cè)（如圖2所示）和用戶可設(shè)置輸入電源監(jiān)視。

結(jié)論

LTC4061和LTC4062是面向交流適配器和USB電源的完整線性鋰離子電池充電器。它們通過消除不必要的充電周期而使電池的使用壽命得以延長(zhǎng)。LTC4061和LTC4062的充電終止通用性、低靜態(tài)電流、簡(jiǎn)單性、高集成度和小外形尺寸使其成為許多便攜式USB應(yīng)用的理想選擇。LTC4061和LTC4062采用小外形的10引腳扁平3mm x 3mm DFN封裝。