LTC1730-4/LTC1730-4.2：單節(jié)鋰離子電池脈沖充電器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電器的性能至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下Linear Technology公司的LTC1730-4/LTC1730-4.2單節(jié)鋰離子電池脈沖充電器，看看它有哪些獨(dú)特的特性和優(yōu)勢。

文件下載：LTC1730.pdf

一、產(chǎn)品概述

LTC1730是一款專為單節(jié)鋰離子電池設(shè)計的完整脈沖充電器。它具有過流保護(hù)功能，能有效保障電池充電的安全。在充電過程中，當(dāng)電池電量耗盡時，內(nèi)部MOSFET會完全導(dǎo)通，讓受電流限制的輸入電源為電池提供充電電流，這樣能顯著減少充電器的發(fā)熱。隨著電池電量的增加，接近預(yù)設(shè)電壓時，內(nèi)部MOSFET會開始開關(guān)動作，占空比逐漸減小，直至電池充滿。

二、產(chǎn)品特性

1. 安全可靠

• 過流保護(hù)：通過外部感測電阻（RSENSE）限制最大充電電流，防止用戶連接錯誤或無電流限制的電源適配器對電池造成損壞。當(dāng)感測電阻上的電壓降超過100mV時，開關(guān)晶體管會立即關(guān)閉，并在400ms的超時時間后重新開啟。
• 反向電流保護(hù)：內(nèi)部MOSFET能防止輸入電壓接地短路時電池反向電流流動，無需額外的阻塞二極管，降低了成本和發(fā)熱。

  2. 精準(zhǔn)控制

• 浮充電壓精度高：具有1%的浮充電壓精度，LTC1730-4通過SEL引腳可設(shè)置每節(jié)電池4.1V或4.2V的浮充電壓。
• 充電終止檢測：具備充電結(jié)束（C/10）檢測輸出和可編程充電終止定時器，當(dāng)平均充電電流降至C/10時，CHRG引腳會指示充電結(jié)束。

  3. 低功耗設(shè)計

  當(dāng)輸入電源移除時，充電器進(jìn)入睡眠模式，電池電流消耗極低，最大僅為1μA。

  4. 溫度監(jiān)測

  支持電池溫度傳感和充電條件判斷，當(dāng)電池溫度超出正常范圍時，充電會暫停，確保充電安全。

  5. 自動充電功能

• 涓流充電：對于低電量電池，充電器會自動進(jìn)入涓流充電模式，預(yù)設(shè)涓流充電電流為35mA。
• 自動電池刷新：當(dāng)電池電壓在充電結(jié)束后下降150mV時，會自動開始新的充電周期。

三、引腳功能

1. LTC1730ES8 - 4.2

• SENSE（引腳1）：最大過流感測輸入，用于連接感測電阻RSENSE，監(jiān)測充電電流。
• VCC（引腳2）：正輸入電源電壓，需用1μF電容和4.7Ω電阻進(jìn)行旁路，并連接一個RC網(wǎng)絡(luò)到GATE引腳，控制VCC引腳的電壓變化率。
• CHRG（引腳3）：開漏充電狀態(tài)輸出，可驅(qū)動LED指示充電狀態(tài)。
• GND（引腳4）：電氣接地連接，為IC提供散熱路徑。
• TIMER（引腳5）：定時器設(shè)置引腳，通過連接到地的電容CTIMER設(shè)置充電時間。
• NTC/SHDN（引腳6）：用于監(jiān)測電池溫度和控制充電器的關(guān)閉。當(dāng)引腳電壓超出正常范圍或低于50mV時，充電器會暫?；蜻M(jìn)入關(guān)閉模式。
• GATE（引腳7）：內(nèi)部和外部開關(guān)晶體管的柵極驅(qū)動輸出引腳，可連接外部N - MOSFET以提高充電電流。
• BAT（引腳8）：電池感測輸入引腳，內(nèi)部電阻分壓器預(yù)設(shè)最終浮充電壓為4.2V。

  2. LTC1730EGN - 4

  除了與LTC1730ES8 - 4.2相同的引腳功能外，還增加了ACPR和FAULT引腳。

• ACPR（引腳4）：墻式適配器存在指示輸出，當(dāng)輸入電壓高于電池電壓40mV時，該引腳接地。
• FAULT（引腳5）：故障條件檢測輸出，當(dāng)電池溫度異常或電池電壓長時間低于2.45V時，該引腳接地。

四、工作原理

1. 充電過程

• 涓流充電：當(dāng)電池電壓低于2.45V時，充電器進(jìn)入涓流充電模式，由內(nèi)部電流源提供35mA的充電電流。
• 快速充電：當(dāng)電池電壓超過2.45V時，進(jìn)入快速充電模式，充電泵開啟，開關(guān)晶體管導(dǎo)通，充電電流由輸入電源的電流限制決定。
• 充電結(jié)束：當(dāng)電池電壓達(dá)到最終浮充電壓時，開關(guān)晶體管會周期性地關(guān)閉和開啟，占空比逐漸減小。當(dāng)GATE引腳的占空比低于10%時，CHRG引腳指示接近充電結(jié)束（C/10）狀態(tài)，直至定時器停止，充電結(jié)束。

  2. 保護(hù)機(jī)制

• 過流保護(hù)：當(dāng)檢測到過流情況時，GATE引腳立即接地，充電泵關(guān)閉，400ms后重試。
• 溫度保護(hù)：通過NTC熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，當(dāng)溫度超出正常范圍時，充電暫停，定時器凍結(jié)。

五、應(yīng)用信息

1. 充電停止條件

當(dāng)VCC引腳電壓低于電池電壓40mV或NTC/SHDN引腳電位低于50mV時，充電器停止工作。

2. 輸入電壓要求

輸入電壓必須具備電流限制能力，且電流限制水平應(yīng)低于感測電阻設(shè)置的過流限制（IMAX = 100mV/RSENSE）。

3. 涓流充電和電池故障檢測

充電開始時，若電池電壓低于2.45V，進(jìn)入涓流充電模式。若低電壓持續(xù)時間超過總充電時間的四分之一，則認(rèn)為電池有故障，充電終止。

4. 電池充電電流

電池充電電流由輸入電源的電流限制決定，但不得超過最大過流限制IMAX。

5. 定時器編程

通過TIMER引腳連接到地的外部電容設(shè)置充電時間、最小開/關(guān)時間和過流重試周期。

6. CHRG狀態(tài)輸出引腳

該引腳可指示三種充電狀態(tài)：快速充電、接近充電結(jié)束（C/10）和充電停止，可通過與微處理器接口進(jìn)行狀態(tài)檢測。

7. 電池溫度檢測

使用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，當(dāng)溫度超出可接受范圍時，充電器進(jìn)入保持模式，充電暫停。

8. 熱考慮

LTC1730的功率處理能力受最大額定結(jié)溫（125°C）和PCB銅面積的限制，需考慮從結(jié)到環(huán)境的熱阻，確保在快速充電模式下不超過最大結(jié)溫。

六、典型應(yīng)用

1. 單節(jié)4.2V鋰離子電池充電器（16引腳封裝）

適用于輸入電壓為5V - 12V，電流限制為600mA的應(yīng)用場景。

2. 使用外部N - MOSFET提高充電電流

對于需要更高充電電流的應(yīng)用，可連接外部N - MOSFET與內(nèi)部開關(guān)晶體管并聯(lián)，輸入電壓為5V - 12V，電流限制為2A。

七、相關(guān)產(chǎn)品

Linear Technology還提供了一系列相關(guān)的鋰離子電池充電器產(chǎn)品，如LTC1731、LTC1732、LT1510 - 5等，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

LTC1730-4/LTC1730-4.2單節(jié)鋰離子電池脈沖充電器憑借其安全可靠、精準(zhǔn)控制、低功耗等特性，為鋰離子電池充電提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師們可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，設(shè)計出高效、穩(wěn)定的充電電路。你在使用類似充電器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。