鋰-離子線(xiàn)性電池充電控制器LTC1732及其應用

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構、特點(diǎn)、工作原理及應用信息，給出了典型的應用電路。

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(xiàn)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(guò)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的內部比較器用于檢測充電結束條件（C/10），而總的充電時(shí)間則是通過(guò)可編程計時(shí)器的外部電容來(lái)設置的。在電池完全放電后，控制器將自動(dòng)以規定電流的10%對被充電電池進(jìn)行慢速充電直到電池電壓超過(guò)2.457V。當放電后的電池插入充電器或當輸入電源接通時(shí)，LTC1732將開(kāi)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(kāi)始重新充電。LTC1732的其它主特點(diǎn)如下：

●具有1%的預置充電電壓精度；

●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(shuō)明如下：

●BAT（1腳）：電池傳感信號輸入端；

●SEL（2腳）：4.1/4.2電池選擇輸入端；

●CHRG（3腳）：開(kāi)路消耗充電狀態(tài)輸出端；

●TIMER（4腳）：計時(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）：充電電流設定和關(guān)斷輸入端；

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

●Vcc(8腳)：電源正端；

●SENSE（9腳）：電流傳感信號輸入端。

●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(xiàn)性電流充電控制器。其內部原理框圖如圖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(guò)在內部微調800Ω電阻器上建立VCC到電流放大器輸入（CA）的電壓降來(lái)設置程序電流。當BAT端電位接近預置浮動(dòng)電壓時(shí)，電壓放大器（VA）開(kāi)始吸收電流并使通過(guò)RSENSE上的壓降減小，從而使充電電流降低。

當VCC端電位超過(guò)UVLO電平或程序電阻器從PROG端連接到地時(shí)，充電開(kāi)始。充電開(kāi)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(mǎn)充電流的10%。如果電池電壓在總的充電時(shí)間的四分之一內保持不變，那么連續的充電將終止。

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(guò)RSENSE和RPROG共同決定。

當電池接近最終浮動(dòng)電壓時(shí)，充電電流開(kāi)始降低。當電流降至滿(mǎn)充電流的10%時(shí)，內部比較器將關(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束。

計時(shí)器外部的電容器可用于設置總的充電時(shí)間。在暫停出現后，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時(shí)器復位。如果電大 3.8V以上，計時(shí)器將繼續保持充電計時(shí)，實(shí)際上當回隙期出現時(shí)，可插入一節低于3.8V的新電池并以完整的設計充電時(shí)間來(lái)重新進(jìn)行自動(dòng)充電。

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

3 典型應用

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

圖3為單個(gè)4.2V的鋰-離子電流充電控制器的典型應用電路。該電路可通過(guò)浮動(dòng)PROG端來(lái)實(shí)現關(guān)斷功能。