鋰-離子線性電池充電控制器LTC1732及其應(yīng)用

摘要：LTC1732是LINEAR TECHNOLOGY公司推出的鋰離子電池充電控制集成電路芯片。它具有電池插入檢測和自動(dòng)低壓電池充電功能。文章介紹了該芯片的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用信息，給出了典型的應(yīng)用電路。

1 概述

LTC1732是LINEAR TECHNOLOGY公司生產(chǎn)的鋰-離子（Li-離子）電池恒流/恒壓線性充電控制器。它也可以對鎳-鎘（NiCd）和鎳-氫（NiMH）電池恒流充電。其充電電流可通過外部傳感電阻器編程到7%（最大值）的精度。最終的浮動(dòng)電壓精度為1%。利用LTC1732的SEL端可為4.1V或4.2V電池充電。

當(dāng)輸入電源撤消后，LTC1732可自動(dòng)進(jìn)入低電流睡眠狀態(tài)，以使消耗電流下降到7μA。LTC1732的內(nèi)部比較器用于檢測充電結(jié)束條件（C/10），而總的充電時(shí)間則是通過可編程計(jì)時(shí)器的外部電容來設(shè)置的。在電池完全放電后，控制器將自動(dòng)以規(guī)定電流的10%對被充電電池進(jìn)行慢速充電直到電池電壓超過2.457V。當(dāng)放電后的電池插入充電器或當(dāng)輸入電源接通時(shí)，LTC1732將開始重新充電。另外，如果電池一直插入在充電器且在電池電壓降到3.8V（LTC1732-4）或4.05V（LTC1732-4.2）以下時(shí)，充電器也將開始重新充電。LTC1732的其它主特點(diǎn)如下：

●具有1%的預(yù)置充電電壓精度；

●輸入電壓范圍4.5V～12V；

●充電電流可編程控制；

●具有C/10充電電流檢測輸出；

●可編程控制充電終端計(jì)時(shí)；

●帶有低電壓電池自動(dòng)小電流充電模式；

●可編程控制恒定電流接通模式；

●具有電池插入檢測和自動(dòng)低壓電流充電功能；

●帶有輸入電源（隔離適配器）檢測輸出；

●LTC1732-4.2型器件的再充電閾值電壓為4.05V；

●LTC1732-4型器件的再充電閾值電壓為3.8V。

2 工作原理

2.1 管腳功能

LTC1732采用小型10腳MSOP封裝形式，圖1所示是其引腳排列，各引腳的功能說明如下：

●BAT（1腳）：電池傳感信號(hào)輸入端；

●SEL（2腳）：4.1/4.2電池選擇輸入端；

●CHRG（3腳）：開路消耗充電狀態(tài)輸出端；

●TIMER（4腳）：計(jì)時(shí)器電容和恒定電壓模式禁止輸入端；

●GND（5腳）：接地端；

●PROG（6腳）：充電電流設(shè)定和關(guān)斷輸入端；

●DRV（7腳）：P-溝道MOSFET管或PNP晶體管驅(qū)動(dòng)輸出端；

●Vcc(8腳)：電源正端；

●SENSE（9腳）：電流傳感信號(hào)輸入端。

●ACPR（10腳）：隔離適配器適時(shí)輸出端。

2.2 工作原理

LTC1732是一種線性電流充電控制器。其內(nèi)部原理框圖如圖2所示。

它的充電電流由PROG端到地的編程電阻（RPROG）和VCC到SENSE端的傳感電阻（RSENSE）共同決定。RPROG通過在內(nèi)部微調(diào)800Ω電阻器上建立VCC到電流放大器輸入（CA）的電壓降來設(shè)置程序電流。當(dāng)BAT端電位接近預(yù)置浮動(dòng)電壓時(shí)，電壓放大器（VA）開始吸收電流并使通過RSENSE上的壓降減小，從而使充電電流降低。

當(dāng)VCC端電位超過UVLO電平或程序電阻器從PROG端連接到地時(shí)，充電開始。充電開始后，如果電池電壓在2.457V以下，則充電器進(jìn)入小電流充電模式。此時(shí)的充電電流是滿充電流的10%。如果電池電壓在總的充電時(shí)間的四分之一內(nèi)保持不變，那么連續(xù)的充電將終止。

在BAT端電壓上升到2.457V以上時(shí)，充電器進(jìn)入快速恒流充電模式。恒流模式時(shí)的充電電流可通過RSENSE和RPROG共同決定。

當(dāng)電池接近最終浮動(dòng)電壓時(shí)，充電電流開始降低。當(dāng)電流降至滿充電流的10%時(shí)，內(nèi)部比較器將關(guān)斷CHRG端的N-溝道MOSFET管，并且連接一個(gè)弱電流源到地以指示充電結(jié)束。

計(jì)時(shí)器外部的電容器可用于設(shè)置總的充電時(shí)間。在暫停出現(xiàn)后，充電周期被中斷并且CHRG端被迫進(jìn)入高阻態(tài)。為了重新啟動(dòng)充電周期，可恢復(fù)輸入電壓或暫時(shí)浮置PROG端。

如果新電池的電壓在3.8V以下，在充電模式下替換電池將引起計(jì)時(shí)器復(fù)位。如果電大 3.8V以上，計(jì)時(shí)器將繼續(xù)保持充電計(jì)時(shí)，實(shí)際上當(dāng)回隙期出現(xiàn)時(shí)，可插入一節(jié)低于3.8V的新電池并以完整的設(shè)計(jì)充電時(shí)間來重新進(jìn)行自動(dòng)充電。

一般鋰-離子電池要求有準(zhǔn)確的最終浮動(dòng)電位，其內(nèi)部參考值為2.457V，電壓放大器和電阻分配器可提供±1%（最大）的調(diào)節(jié)精度。對于NiMH和NiCd電池，LTC1732的計(jì)時(shí)器端接到VCC可構(gòu)成一個(gè)電流源。此時(shí)在恒定電流模式下，電壓放大器、計(jì)時(shí)器、C/10比較器和小電流充電功能將被全部禁止。

3 典型應(yīng)用

TLC1732的充電控制器可用于蜂窩電話、掌上電腦、充電平臺(tái)和支架等。

圖3為單個(gè)4.2V的鋰-離子電流充電控制器的典型應(yīng)用電路。該電路可通過浮動(dòng)PROG端來實(shí)現(xiàn)關(guān)斷功能。