當今許多靠鋰離子電池供電的手持設備都內(nèi)建有一個電池充電器，目前通常使用一種線性充電器給這種電池充電，但這種充電器盡管操作更簡便和成本更低，但它有一個主要缺點：能耗太高。當輸入電壓為高和電池電壓為低(已放電電池)時，線性充電器產(chǎn)生的熱量足以損壞自身或其它鄰近元件。在本文中，凌特技術(shù)公司提出了一種替代方案，它可解決所有的過熱問題而且充電快速。

　　當今許多靠電池供電的手持設備都內(nèi)建有一個電池充電器。這些電池通常都為鋰離子電池，并且其功率密度可在范圍400mA小時到1.5A小時變化。你可以使用一種線性充電器給這種電池充電，而且這種充電器通常比基于轉(zhuǎn)換器的方案在外形上明顯更小，操作更簡便，成本更低，但它有一個主要缺點：能耗太高。當輸入電壓為高和電池電壓為低(已放電電池)時，線性充電器產(chǎn)生的熱量足以損壞自身或其它鄰近元件。典型地，這種狀態(tài)(即電池電壓隨充電的進行而升高)只是暫時現(xiàn)象，但正是這些最糟糕的狀態(tài)需要設計師在決定充電電流與IC溫度的最大容許值時必須充分地加以考慮。當然，一種解決這種過熱問題的簡單方法是降低充電過程中整個恒流段的充電電流，但這種方法伴隨的問題是充電時間的相應延長。

　　不過，凌特技術(shù)公司現(xiàn)在提出了一種替代方案，即LTC1733鋰離子單電池線性充電器，它解決了所有的過熱問題且充電快速。這種新穎的IC采用內(nèi)部反饋來調(diào)節(jié)充電電流和限制裸片溫度。這意味著更快的充電時間，因為設計師可以通過編程設定一個很高充電電流，而且不會冒任何損壞IC或任何其它元件的風險。這一性能直接帶來的另一好處是毋需設計過熱保護電路。為了進一步改進熱傳遞性，LTC1733采用了熱增強型10針MSOP封裝。該IC只需要3個外部元件便可提供一個完整的鋰離子充電器解決方案。

　　一個內(nèi)部功率MOSFET允許編程設定的最大充電電流可達1.5A，精度為7%，以確保充電快速和完全。這種內(nèi)部MOSFET還可省掉一個外部電流敏感電阻或遏流二極管，最終的無負載電壓是引腳可選的，或為4.1V或為 4.2V，精度是1%，這可防止過充帶來的危險或欠充造成的電池容量不足。遵從電池制造商的使用要求，LTC1733包含了一個可編程充電終止定時器和熱敏電阻輸入，以保證充電全過程的溫度符合要求。狀態(tài)輸出包括：用以指示充電后期狀態(tài)的C/10充電檢測、決定充電是否可以進行下去的壁式電源適配器狀態(tài)檢測、充電電流監(jiān)測、以及用以識別壞電池的錯誤檢測。低電池電壓充電調(diào)理電路(滴充)可安全地為過放電電池充電，并自動續(xù)充以確保電池總能充電完全。當沒有壁式電源適配器或該部件關(guān)閉的時候，為保持電池能量， LTC1733的電池漏電流降到5(A以下。

　　給電池充電
　　給單電池鋰離子電池系統(tǒng)充電時，用戶須在VCC腳處施加至少4.5V的輸入電壓。ACPR腳隨后降為低電平(pull low)，指示輸入電壓條件已滿足(見圖2)。此外，必須用一個1%的電阻器把PROG與GND相連，使額定充電電流設定為100V/RPROG。而后CHPG腳為低電平，指示充電循環(huán)開始。TIMER和GND之間用電容器連接，充電終止時間設定為3小時/100nF。

　　如果在充電循環(huán)開始時BAT腳的電壓低于2.48V，那么，充電電流將為設定值的1/10，以使電池電壓足夠高，安全實現(xiàn)全充電電流充電(見圖3)。如果電池損壞，且在1/4的設定終止時間內(nèi)電壓都升不到2.48V以上，則充電循環(huán)終止，且FAULT狀態(tài)輸出將鎖存為低電平，指示電池已壞。ACPR、CHRG和FAULT三個狀態(tài)輸出腳全都產(chǎn)生足夠的電流衰弱量，使LED亮燈。一旦電池電壓升到2.48V以上(充電循環(huán)開始后不久會明顯表現(xiàn)出來)，LTC1733將為電池提供由RPROG設定的恒定電流。LTC1733將一直保持恒流模式，直到BAT腳的電壓接近所選擇的最終浮置電壓(SEL=0V時為 4.1V ，SEL=VCC時為4.2V)為止。此后，器件進入恒壓模式。

　　在恒壓模式下，LTC1733將開始降低充電電流以保持BAT腳的恒壓而非恒流輸出。當電流降至最大設定充電電流的10%時，內(nèi)部比較器會斷開CHRG腳，并將一弱電流源(約25(A)接地，以顯示接近充電結(jié)束(C/10)狀態(tài)。

　　與電流達到C/10時便結(jié)束充電過程的電池充電器不同，LTC1733在到達C/10點后，只要終止定時器時間不到，會繼續(xù)給電池充電，以保證電池完全充滿。在C/10處終止充電過程使電池只能充到其容量的90%到95%，而在C/10后繼續(xù)充并按時間要求結(jié)束可使電池的容量充到100%。一旦充電結(jié)束，CHRG腳便呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)。

    電池的再充電
    假定在第一次充電時，電池電壓已充到了3.95V(SEL = 0V時) 或4.05V (SEL = VCC時)以上，那么LTC1733可對電池進行再充電。一旦超出這些閾值，如果電池電壓因電池負載的存在或電池的自放電電流而掉到3.9V (SEL = 0V)或4.0V (SEL = VCC)以下時，則新一輪的充電循環(huán)開始了。再充電電路集結(jié)BAT腳電壓數(shù)毫秒，以防止充電循環(huán)重啟造成的瞬態(tài)沖擊。

    熱調(diào)節(jié)
　　LTC1733的另一個特性是具有內(nèi)部熱調(diào)節(jié)回路。如果高功率操作或高的環(huán)境溫度導致LTC1733的溫度接近105(C，那么充電電流會自動降低以將溫度保持在105(C左右 (板溫度通常低于85(C)，這便是所謂的恒溫模式。這一特性允許用戶基于具體的工作條件設定充電電流，并去掉許多線性應用必需的復雜過熱保護設計。

　　LTC1733會自動監(jiān)視最糟狀態(tài)，這一特性除可保護LTC1733外，還能去除板上的“熱點”區(qū)，從而保護周邊元件。其它的電池充電器，其熱關(guān)閉特性只是簡單地在極高溫度下(一般是150(C)關(guān)閉充電器而已。這種基于溫度的關(guān)閉特性允許電池充電器和周邊PCB板溫度升至非常高，盡管具備關(guān)閉“保護”功能，但必須對應用進行仔細設計以避免到達熱關(guān)閉溫度。LTC1733通過自動均衡充電電流、散熱和工作溫度，可使設計得到簡化。

　　為進一步改進LTC1733的熱調(diào)節(jié)性能，它采用了熱增強型MSOP封裝。其占用板面積可做到小于72 mm2，室溫功耗2W。這相當于用5V輸入電源實現(xiàn)最大充電電流1.5A。這里假定鋰離子電池在充電大部分時間里處于(3.7V狀態(tài)。實際上，由于典型的鋰離子電池在充電開始幾分鐘內(nèi)便升到3.8V以上，因此這一假定有些保守。LTC1733的這一獨特熱特性和7%的設定充電電流精度，使單電池鋰離子電池系統(tǒng)的充電過程非常迅速和精確。

　　PROG電流監(jiān)控器
　　在恒流模式下，PROG腳的電壓總為1.5V，指示設定的充電電流從BAT腳流出。在恒溫或恒壓模式下，BAT腳的電流有所下降。PROG腳與三個開漏狀態(tài)輸出(ACPR、CHRG和 FAULT)時刻通告用戶LTC1733到底在做什么。

　　NTC熱敏電阻
　　除了可編程定時器和低的電池充電限定條件外，LTC1733在推薦給電池制造商的安全性特性列表中還增加了充電時的溫度限定。電池溫度通過緊貼電池組放置一只負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻來測定。借助IC中的內(nèi)部溫度限制電路，LTC1733在電池溫度降到0(C以下或升到50(C以上時，可臨時停住內(nèi)部定時器并停止充電。實施這一功能，選用RHOT的電阻值應與50(C下所用熱敏電阻的阻值相同。這樣將可以確保內(nèi)部比較器的1/2VCC摔點(trip point)與NTC的50(C溫度相對應。

　　還有，選定的NTC熱敏電阻在0(C時的阻值應盡量接近50(C時阻值的7倍。7：1的冷熱NTC比率可確保內(nèi)部比較器7/8VCC的摔點與NTC 0(C的溫度相對應。每個熱和冷比較器都有約2(C的滯后以防摔點的振蕩。另外，NTC可以不使用任何外部元件，只簡單地通過將NTC腳接地就可使其功能失效。
 
　　結(jié)論
　　LTC1733是一種全功能的獨立鋰離子電池充電器。其結(jié)構(gòu)極為簡單，只需要三個外部元件，就可安全精確地將高容量電池快充至1.5A的充電電流。在體現(xiàn)安全性及狀態(tài)特性方面，可加上一只NTC熱敏電阻和幾個LED。目前許多用鋰離子電池作供電電源的設備可采用這種類型的充電器，如數(shù)字靜態(tài)照相機(DSC)、個人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、MP3播放機以及GPS系統(tǒng)等。
 
　　值得注意的是，對上述諸多產(chǎn)品中有許多產(chǎn)品，有一種需求越來越強烈。就是通過ＵＳＢ接口插入一個主設備時，電池正在充電。盡管LTC1733可用于這類充電應用，但USB端口的可獲電流量有限，或500mA 或 100mA，依連接外設的數(shù)量而定。而在這些應用中LTC1733存在的一個缺陷是關(guān)閉模式下的靜態(tài)電流為0.9mA。這是一個難點，因為USB規(guī)范定義了一種暫停(SUSPEND)模式，即在USB+5V的情況下，漏電電流必須低于500(A。不過，凌特技術(shù)公司還有LTC4053，一種與USB兼容的鋰離子電池充電器。它在關(guān)閉模式下源電流僅為25(A。所以，當外設在USB請求暫停模式時，將中LTC4053，以滿足所要求的漏電電流限制。
 
    凌特公司（Linear Technology）推出獨立的開關(guān)模式鋰離子電池充電器 LTC4002，工作電源電壓可高達 24V，從而不需要 9V 和更高電壓墻上適配器所需的輸入瞬變保護。另外，器件的 4.7V 低輸入電源以及低壓差工作特性保證了 4.2V 鋰離子電池可從 5V 墻上適配器持續(xù)充電。為了實現(xiàn)安全自主的充電控制，LTC4002 還包括自動關(guān)機、電池預查驗、電池溫度檢測、充電結(jié)束指示以及一個充電 3 小時終止定時器等特性。
 
　　與遲滯拓樸結(jié)構(gòu)充電器相比，LTC4002 恒定的 500kHz 工作頻率和電流模式結(jié)構(gòu)允許使用更小的電感器和電容器。由于 100mV 的低檢測電壓，所以很容易達到超過86%。這種獨立的充電器有兩種封裝，3mm×3mm DFN 和 8 引線 SO。LTC4002 可應用于手持式儀表和通信裝置、充電座、便攜式計算機以及電池備份系統(tǒng)。
 
　　LTC4002 是一種高效率電流模式 PWM 控制器，開關(guān)頻率為 500kHz。它驅(qū)動一個外部 P 溝道 MOSFET，以最高 87% 的效率提供高達 2A 的充電電流。這種集成電路的恒定開關(guān)頻率將噪聲和濾波需求減至最低。配合使用各類輸出電容器（包括低 ESR 陶瓷電容器），LTC4002 都是穩(wěn)定的。一個內(nèi)部比較器檢測充電結(jié)束電流，而集成的定時器設定總充電時間，并在三小時后終止充電。LTC4002 自動進入休眠模式，使電池耗用電流降至 10uA。而且，當電池電壓降至 4.05V 以下時，這種集成電路還能自動開始充電
。
　　LTC4002 的工作溫度定在 －40°C 到 85°C。以 1000 片為單位批量購買，每片起價為 1.95美元。
 
　　LTC4002 性能概要：