LP3947—鋰電池充電IC分析

LP3947是一款內置微處理器控制,性能完善的單節鋰電池充電集成電路,它具有可以采用USB接口或AC電源適配器供電,內置調整管構成的線(xiàn)性充電單元,它可以用于穩定電源(LDO模式),輸出電流可達1A,可充終止電壓為4.1V或4.2V的電池,恒流恒壓充電,并可對過(guò)放電電池進(jìn)行預充電,內置電池溫度檢測,電池溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí),充電器自動(dòng)關(guān)斷,有5.6小時(shí)安全定時(shí)器,有過(guò)流和過(guò)熱保護,充電狀態(tài)指示,充電電流檢測,并輸出與充電電流成比例的模擬電壓,器件結溫TJ在0℃≤TJ≤85℃。范圍內,充電精度在1%內,輸入電壓范圍:4.3V—6.0V，在A(yíng)C適配器供電時(shí)，充電電流設定范圍為100mA—750mA，在USB端口供電時(shí)，充電電流設定范圍為100-500mA。工作溫度：-40℃—+85℃。

　　右圖為其引腳示意圖，該IC可廣泛應用于移動(dòng)電話(huà)，數碼相機，USB供電的IT設備和掌上電器.LP3947各管腳功能說(shuō)明如下：

　　· Pin1(EN):充電輸入使能端，輸入高電平允許充電，低電平禁止充電。

　　· Pin2(SCL):I2C串行接口時(shí)鐘輸入端。

　　· Pin3(SDA):I2C串行接口數據輸入/輸出端。

　　· Pin4(BATT):電池充電輸入端，此端接10uF陶瓷電容至地。

　　· Pin5(VT):2.78V穩定電壓輸出端，用于測量電池溫度的穩定電源。

　　· Pin6(VBSENSE):電池電壓檢測端，與電池的正極相連。

　　· Pin7(MODE):選擇AC適配器供電(置高電平)，選擇USB供電(置低電平)。

　　· Pin8(Diff-Amp):檢測充電電流的差動(dòng)放大器輸出，輸出電壓正比于充電電流。

　　· Pin9(Ts):多功能端，電池溫度檢測輸入端，用于LDO模式/充電器模式輸入端，若不裝入充電電池，則為L(cháng)DO模式，用作低壓差4.1V或4.2V輸出穩壓器。

　　· Pin10(EOC):內部為開(kāi)漏輸出，當USB端口或AC適配器被連接，電池已充滿(mǎn)時(shí)，此端輸出低電平，可外接一顆LED，亮表示電池已充滿(mǎn)。

　　· Pin11(GND):地端。

　　· Pin12(CHG):內部為開(kāi)漏輸出，當USB端口或AC適配器被連接，電池開(kāi)始充電，此端輸出低電平，可外接一顆LED，亮表示電池已開(kāi)始充電。

　　· Pin13(ISEL):充電器在USB端口供電，此端接高電平，充電電流為100mA此端接低電平，充電電流為500mA(另外I2C接口可設定充電電流)。

　　· Pin14(CHG-IN):充電器供電輸入端，輸入一個(gè)穩壓有電流限制的電源，在此端必須接一個(gè)1uF陶瓷電容接地。

　　充電過(guò)程:LP3947組成的充電器電路如圖2，充電過(guò)程及充電狀態(tài)指示見(jiàn)圖3，紅色LED為充電指示燈，綠色LED充滿(mǎn)指示燈，圖中的終止充電電壓為4.1V.

　　充電器接上AC適配器或USB電源，充電器開(kāi)始工作，如果輸入電壓在低閾值電壓(≥4.3V)高電壓閾值電壓(≤6.0V)充電器檢測到適合的輸入電壓，預充電開(kāi)始，紅色LED亮，綠色LED熄.

　　預充電階段的充電電流在40-70mA間，使過(guò)放電的電池以小電流安全充電，電池電壓上升，一直到電池電壓上升到3.0V以上時(shí)，預充電階段即告結束，充電定時(shí)器啟動(dòng)，開(kāi)始充電。

　　快充電階段的充電電流在ISEL端接高電平時(shí)(USB模式)，電流為100mA，在ISEL端接低電平時(shí)，電流為500mA，此時(shí)若是使用AC適配器充電，快充電流由用戶(hù)設定(100-750mA)快充電電流精度在≤150mA時(shí)為±20mA，≥200mA為±10%，快充電電壓到4.1V時(shí)，恒流充電階段結束，轉為4.1V恒壓充電。

　　恒壓充電階段充電電壓不變，但充電電流會(huì )逐漸下降，直到充電電流下降到一定程度時(shí)，充電結束，此時(shí)綠色LED亮，紅色LED熄，如果快充電電流為1C時(shí)，終止充電電流可設定為0.1C，則恒壓充電電流下降到50mA，終止充電，在100mA快充電電流時(shí)，定時(shí)器到5.6小時(shí)，終止充電，此時(shí)兩個(gè)LED都亮。

　　充電電流有IC內部的電流檢測電路檢測，有Diff-Amp輸出與充電電流成比例的電壓(輸入微處理器的ADC電壓)，經(jīng)微處理器控制后輸出終止充電信號，充電電流ICHG與Diff-Amp輸出電壓的VDIFF的關(guān)系為：

　　ICHG=(VDIFF-0.497)/1.655

　　注意：式中單位：電流為A，電壓為V。

　　終止充電后若不取出電池，即進(jìn)入維護狀態(tài)，當電池電壓下降0.2V時(shí)，則會(huì )進(jìn)行補充充電，充電電壓到4.1V時(shí)又會(huì )停止充電。