新款獨立型線性鋰離子電池充電器

凌特公司Alfonso Centuori

可再充電電池常常被用來為諸如數碼相機、PDA、移動電話和MP3播放機等便攜式設備供電。交流適配器是最常用的充電電源，不過，越來越多的應用開始接人可用的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鋰離子電池充電而設計的。

這兩款器件均采用恒定電流／恒定電壓算法來提供高達1A的充電電流(可設置)，并具有±0．35％的最終浮動電壓準確度。它們包括一個內部P溝道功率MOSFET和熱調整電路，無需使用隔離二極管或外部檢測電阻器；因此，基本充電器電路只需兩個外部元件。

LTC4061和LTC4062包括基于可設置時間和可設置電流的充電終止電路。可根據應用的需要對漏極開路狀態引腳CHRG進行設置，以指示電池充電的狀態。LTC4061提供了一個AC電源漏極開路狀態引腳ACPR，以指示輸入端上已經具有了用于給一個電池充電所需的足夠電壓。專為最大限度地延長電池使用壽命和提高可靠性而設計的其他安全功能包括負溫度系數(NTC)電池溫度檢測(L T c 4 O 6 1)和SmartStartTM充電算法，該算法通過阻止不必要的充電循環而使電池使用壽命有所延長。

在LTC4062中，一個低Iq精準比較器取代了LTC406 1上的NTC和ACPR功能。當未施加輸入電源時，LTC4062內部低功率比較器能夠正常工作，并僅從電池吸收10uA的電流。在施加了輸入電源的情況下，可將LTC406l和LTC4062置于停機模式，以把電源電流減小至一個非常低的數值(20gA)，并使電池漏電流降至2gA以下。

內部熱反饋功能負責調節充電電流，以便在大功率工作或高環境溫度條件下對芯片溫度加以限制。

可設置性

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

I_BAT=(V_PROG／R_PROG)·1000

電流檢測門限I_DETECT是通過在I_DET和地之間連接一個電阻器R_DETECT來設定的。該門限被用來改變CHRG引腳的狀態，以指示電池接近滿充電狀態。或者，該門限也可被用作結束充電周期的終止電流門限。

當采用總時間終止時，充電時間是通過在TIMER和地之間連接一個電容器CTIMER來設定的。

TIMER引腳負責控制LTC406 1和LTC4062采用何種終止方法。連接一個外部電容器至TIMER引腳將啟動一個內部定時器，該定時器將在設定的時間周期結束之后停止充電器操作。把TIMER引腳接地并連接一個電阻器至IDET引腳將使充電周期在充電電流降至一個設定門限(I_DETECT)以下之后立即終止。把TIMER引腳連接至輸入電源將停用內部終止功能，從而可通過使能(EN)輸入來人工關斷充電器。

USB兼容性

LTC4061和LTC4062上的C／5引腳提供了一個在兩種不同的功率模式(即高功率和低功率)中進行選擇的簡易方法。當C／5引腳為邏輯高電平時，充電電流被設定為由PROG引腳電阻器所設置的電流的100％(高達1A)。而當C／5引腳為邏輯低電平時，電流限值被設定為PROG引腳電阻器所設置的電流的20％。在C／5引腳上布設一個弱下拉電阻器將把它預置于低功率狀態。

如圖1所示，C／5引腳在應用中提供了極大的靈活性，可在交流適配器或USB電源之間進行自動選擇。如果接入了交流適配器，而且其電壓高于MPl的VTH，則通過二極管DI來施加電源，而且，由于MPl處于開路狀態，因此并未使用可通過USB端口獲得的電源。MNl被閉合，3．3kn和2kEl電阻器并聯，從而把總最大充電電流設定為高達800mA(如果C／5引腳被設定為低電平，則為160mA)。如果未接人交流適配器，則USB負責向充電器供電，MNl開路時，只剩下2kQ電阻器來把充電電流設定為高達500mA(最大值)。利用C／5引腳，即可根據USB應用的需要把充電電流設定為100mA或500mA。

消除不必要的充電周期

LTC4061和LTC4062是專為避免執行不必要的充電周期而設計的，旨在延長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模式時，LTC4061和LTC4062將檢查BAT引腳上的電壓，以確定其初始狀態。如果BAT引腳電壓低于4．IV(大約對應于80％-90％的電池容量)的再充電門限，則LTC4061和LTC4062將進入充電模式并開始一個完整的充電周期。如果BAT引腳電壓高于4．1V，則電池接近滿充電狀態，充電器將不會起動一個充電周期，而是進入待機模式。在待機模式中，充電器連續監視BAT引腳電壓。當BAT引腳電壓降至4．1V以下時，充電周期自動重新起動，且內部定時器被復位至設定充電時間的50％(如果采用的是時間終止法的話)。這些功能免除了周期性充電周期啟動的需要，可確保電池始終處于滿充電狀態，并減少了不必要的充電周期數，從而延長了電池的使用壽命。

故障檢測和報告

如圖3所示，LTC4061具有一個NTC(負溫度系數)輸入，用于根據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，內部定時器被凍結，將利用一個方波來驅動CHRG引腳輸出，使之用CTIMER設定的頻率(如果采用定時器模式)或1．5Hz(在采用電流或用戶終止模式時)的頻率來閃爍(TIMER引腳與GND或輸入電源相連)。采用CTIMER時的閃爍頻率由下式來設定：

f_CHRG=0.1uF／C_TIMER·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BAT引腳電壓低于2．9V的涓流充電門限(VTRIKL)時，充電電流將被減小至設定值的10％。如果電池處于涓流充電模式的時間超過了設定的總充電時間的25％，則充電器將停止充電并報告電池損壞。LTC4061和LTC4062報告該故障狀態的方法是采用一個方波來驅動CHRG輸出。該振蕩的占空比為50％，且頻率由CTIMER來設定。

一個由CHRG輸出來驅動的LED呈現出脈沖閃爍圖案，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輸入變換或將VCC的電源拿掉之后再重新施加來完成。電池失效檢測功能僅在采用時間終止法的場合提供。LTC4061和LTC4062的功能差異

除了NTC功能之外，LTC4061還具有一個ACPR電源狀態指示器。當VCC引腳上具有了用于對一個電池進行充電所需的足夠電壓時，將利用一個漏極開路NMOS器件來把該引腳拉至低電平。否則，該引腳將呈高阻抗狀態。

LTC4062采用一個非專用的精準、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10gA。漏極開路輸出(0UT)能夠驅動一個LED。該比較器可能的用途包括精準低電池電量檢測(如圖2所示)和用戶可設置輸入電源監視。

結語

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。LTc406 l和LTC4062的充電終止通用性、低靜態電流、簡單性、高集成度和小外形尺寸使其成為許多便攜式USB應用的理想選擇。LTc4061和LTC4062采用小外形的10引腳扁平3mm x 3mm DFN封裝。