新款独立型线性锂离子电池充电器 - 文章

新款独立型线性锂离子电池充电器

作者：电子产品世界 Alfonso Centuori

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可再充电电池常常被用来为诸如数码相机、PDA、移动电话和MP3播放机等便携式设备供电。交流适配器是最常用的充电电源，不过，越来越多的应用开始接入可用的USB电源。LTC4061和LTC4062就是专为利用上述两种电源的任一种来给单节锂离子电池充电而设计的。

这两款器件均采用恒定电流/恒定电压算法来提供高达1A的充电电流（可设置），并具有±0.35%的最终浮动电压准确度。它们包括一个内部P沟道功率MOSFET和热调整电路，无需使用隔离二极管或外部检测电阻器；因此，基本充电器电路只需两个外部元件。

LTC4061和LTC4062包括基于可设置时间和可设置电流的充电终止电路。可根据应用的需要对漏极开路状态引脚CHRG ( 进行设置，以指示电池充电的状态。LTC4061提供了一个AC电源漏极开路状态引脚ACPR(，以指示输入端上已经具有了用于给一个电池充电所需的足够电压。专为最大限度地延长电池使用寿命和提高可靠性而设计的其他安全功能包括负温度系数（NTC）电池温度检测（LTC4061）和SmartStartTM充电算法，该算法通过阻止不必要的充电循环而使电池使用寿命有所延长。

在LTC4062中，一个低Iq精准比较器取代了LTC4061上的NTC和ACPR(功能。当未施加输入电源时，LTC4062内部低功率比较器能够正常工作，并仅从电池吸收10μA的电流。在施加了输入电源的情况下，可将LTC4061和LTC4062置于停机模式，以把电源电流减小至一个非常低的数值（20μA），并使电池漏电流降至2μA以下。

内部热反馈功能负责调节充电电流，以便在大功率工作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。

可设置性

LTC4061和LTC4062提供了大量的设计灵活性，包括可设置充电电流和可设置总时间终止或可设置电流终止。最大充电电流采用一个连接在PROG引脚和地之间的电阻器来设置。BAT引脚输出的充电电流可通过监视PROG引脚电压来随时确定，采用的公式如下：

IBAT = (VPROG/RPROG)·1000

电流检测门限IDETECT是通过在IDET和地之间连接一个电阻器RDETECT来设定的。该门限被用来改变CHRG ( 引脚的状态，以指示电池接近满充电状态。或者，该门限也可被用作结束充电周期的终止电流门限。

当采用总时间终止时，充电时间是通过在TIMER和地之间连接一个电容器CTIMER来设定的。

TIMER引脚负责控制LTC4061和LTC4062采用何种终止方法。连接一个外部电容器至TIMER引脚将启动一个内部定时器，该定时器将在设定的时间周期结束之后停止充电器操作。把TIMER引脚接地并连接一个电阻器至IDET引脚将使充电周期在充电电流降至一个设定门限（IDETECT）以下之后立即终止。把TIMER引脚连接至输入电源将停用内部终止功能，从而可通过使能（EN(）输入来人工关断充电器。

USB兼容性

LTC4061和LTC4062上的C/5( 引脚提供了一个在两种不同的功率模式（即高功率和低功率）中进行选择的简易方法。当C/5( 引脚为逻辑高电平时，充电电流被设定为由PROG引脚电阻器所设置的电流的100%（高达1A）。而当C/5( 引脚为逻辑低电平时，电流限值被设定为PROG引脚电阻器所设置的电流的20%。在C/5( 引脚上布设一个弱下拉电阻器将把它预置于低功率状态。

图1：采用充电电流终止的LTC4061和LTC4062 USB/
交流适配器电源锂离子电池充电器配置

如图1所示，C/5( 引脚在应用中提供了极大的灵活性，可在交流适配器或USB电源之间进行自动选择。如果接入了交流适配器，而且其电压高于MP1的VTH，则通过二极管D1来施加电源，而且，由于MP1处于开路状态，因此并未使用可通过USB端口获得的电源。MN1被闭合，3.3kΩ和2kΩ电阻器并联，从而把总最大充电电流设定为高达800mA（如果C/5( 引脚被设定为低电平，则为160mA）。如果未接入交流适配器，则USB负责向充电器供电；MN1开路时，只剩下2kΩ电阻器来把充电电流设定为高达500mA（最大值）。利用C/5( 引脚，即可根据USB应用的需要把充电电流设定为100mA或500mA。

图2：采用时间终止和电池检测的LTC4062锂离子电池充电器配置

消除不必要的充电周期

LTC4061和LTC4062是专为避免执行不必要的充电周期而设计的，旨在延长锂离子电池的使用寿命。在最初给器件加电或使其退出停机模式时，LTC4061和LTC4062将检查BAT引脚上的电压，以确定其初始状态。如果BAT引脚电压低于4.1V（大约对应于80%_90%的电池容量）的再充电门限，则LTC4061和LTC4062将进入充电模式并开始一个完整的充电周期。如果BAT引脚电压高于4.1V，则电池接近满充电状态，充电器将不会起动一个充电周期，而是进入待机模式。在待机模式中，充电器连续监视BAT引脚电压。当BAT引脚电压降至4.1V以下时，充电周期自动重新起动，且内部定时器被复位至设定充电时间的 50%（如果采用的是时间终止法的话）。这些功能免除了周期性充电周期启动的需要，可确保电池始终处于满充电状态，并减少了不必要的充电周期数，从而延长了电池的使用寿命。

故障检测和报告

如图3所示，LTC4061具有一个NTC（负温度系数）输入，用于根据电池的温度来判定充电操作的正常与否。如果电池温度高于或低于安全水平，则暂停充电，内部定时器被冻结，将利用一个方波来驱动CHRG( 引脚输出，使之以由CTIMER设定的频率（如果采用定时器模式）或1.5Hz（在采用电流或用户终止模式时）的频率来闪烁（TIMER引脚与GND或输入电源相连）。采用CTIMER时的闪烁频率由下式来设定：

fCHRG( = 0.1μF/CTIMER·1.5Hz

把NTC引脚接地可停用该功能。

虽然只是LTC4061具有温度故障的通告能力，但是，这两款器件均能够通告电池的失效。当BAT引脚电压低于2.9V的涓流充电门限（VTRIKL）时，充电电流将被减小至设定值的10%。如果电池处于涓流充电模式的时间超过了设定的总充电时间的 25%，则充电器将停止充电并报告电池损坏。LTC4061和LTC4062报告该故障状态的方法是采用一个方波来驱动CHRG( 输出。该振荡的占空比为50%，且频率由CTIMER来设定。

一个由CHRG( 输出来驱动的LED呈现出脉冲闪烁图案，告知用户电池需要更换。如需清除电池失效故障，则可通过EN( 输入变换或将VCC的电源拿掉之后再重新施加来完成。电池失效检测功能仅在采用时间终止法的场合提供。

图3：功能齐全的LTC4061（采用时间终止法）

LTC4061和LTC4062的功能差异

除了NTC功能之外，LTC4061还具有一个ACPR( 电源状态指示器。当VCC引脚上具有了用于对一个电池进行充电所需的足够电压时，将利用一个漏极开路NMOS器件来把该引脚拉至低电平。否则，该引脚将呈高阻抗状态。

LTC4062采用一个非专用的精准、低功率比较器代替了LTC4061的NTC和ACPR( 功能。该比较器由BAT引脚来供电，消耗电流仅为10μA。漏极开路输出（OUT）能够驱动一个LED。该比较器可能的用途包括精准低电池电量检测（如图2所示）和用户可设置输入电源监视。

结论

LTC4061和LTC4062是面向交流适配器和USB电源的完整线性锂离子电池充电器。它们通过消除不必要的充电周期而使电池的使用寿命得以延长。LTC4061和LTC4062的充电终止通用性、低静态电流、简单性、高集成度和小外形尺寸使其成为许多便携式USB应用的理想选择。LTC4061和LTC4062采用小外形的10引脚扁平3mm x 3mm DFN封装。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/15/2006)


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