LTC4059專為縮短充電時間而設(shè)計的解決方案

為手機、MP3 播放器和其他便攜式設(shè)備設(shè)計高性能線性鋰離子電池充電器可能很困難。最重要的設(shè)計問題是如何將充電器擠壓到不斷縮小的電路板上，同時管理充電過程固有產(chǎn)生的熱量。典型的解決方案是將最大充電電流降低到次優(yōu)值，以避免過熱，從而增加充電時間。

LTC4059 專為縮短充電時間而設(shè)計，即使在將充電器壓縮到最小的空間時也是如此。LTC?4059 是一款 2mm × 2mm DFN 封裝恒定電流 / 恒定電壓鋰離子線性充電器，具有一個內(nèi)置的 900mA MOSFET、準(zhǔn)確的充電電流監(jiān)視器輸出和熱調(diào)節(jié)控制。該器件的熱調(diào)節(jié)與大多數(shù)充電器中的熱關(guān)斷不同，而且要好得多。熱反饋控制允許設(shè)計人員最大化充電電流，從而縮短充電時間，而不會有損壞 LTC4059 或任何其他組件的風(fēng)險。圖 1 顯示了一個典型應(yīng)用。

圖1.簡單小巧的鋰離子電池充電器提供熱調(diào)節(jié)，可縮短充電時間。

圖 2 示出了一款完整的 2.5mm × 2.7mm 充電電路，其中包括 LTC4059 和兩個無源元件。內(nèi)部 MOSFET 架構(gòu)無需阻塞二極管或外部檢測電阻。

圖2.充電器不會小于此（2.5 毫米× 2.7 毫米）。

除了其極小的尺寸外，LTC4059 還包括用于最新蜂窩電話、無線耳機、數(shù)碼相機、無線 PDA 和 MP3 播放器的其他重要功能。關(guān)斷模式下的電源電流非常低 — 輸入電源為 10μA，當(dāng)輸入電源被移除時，電池電流低于 1μA。它還具有直接從USB端口為單節(jié)鋰離子電池充電的能力。

恒流/恒壓/恒溫

LTC4059采用獨特的結(jié)構(gòu)，以恒定電流、恒定電壓或恒定溫度的方式為電池充電。在典型的操作中，要給單電池鋰離子電池充電，用戶必須向VCC引腳施加至少4.5V的輸入電壓，以及從PROG連接到GND的1%電阻器（使用公式RPROG=1000?1.21V/ICHG）和0.92V下的EN引腳。當(dāng)所有三個條件都滿足時，充電循環(huán)以恒流模式開始，其中輸送到電池的電流等于1210V/RPROG。

如果 LTC4059 的功耗和/或高環(huán)境溫度導(dǎo)致器件結(jié)溫上升到接近 115°C，則該器件將進(jìn)入恒溫模式，LTC4059 的熱反饋環(huán)路將充電電流減小以將管芯溫度調(diào)節(jié)至約 115 °C。 此功能允許用戶根據(jù)典型工作條件對充電電流進(jìn)行編程，并且無需其他線性充電器所需的復(fù)雜熱過度設(shè)計。通常，熱反饋環(huán)路條件是暫時的，因為電池電壓隨充電而升高（導(dǎo)致MOSFET兩端的功耗降低），但在確定充電電流和IC溫度的最大允許值時，這是必須考慮的最壞情況。

一旦管芯溫度降至 115 °C 以下，LTC4059 將直接從恒溫模式返回到恒定電流模式。當(dāng)電池電壓接近4.2V浮動電壓時，該器件進(jìn)入恒壓模式。在恒定電壓模式下，LTC4059 開始減小充電電流，以保持 BAT 引腳上的恒定電壓，而不是從 BAT 引腳流出的恒定電流（圖 3）。

圖3.完整的充電周期（800mAh 電池）。

無論模式如何，PROG引腳上的電壓都與輸送到電池的電流成正比。在恒流模式下，PROG引腳電壓始終為1.21V，指示編程充電電流從BAT引腳流出。在恒溫模式或恒壓模式下，BAT引腳電流減小。任何給定充電周期的充電電流都可以通過使用公式I測量PROG引腳電壓來確定CHRG= 1000 ? （1.21V/R進(jìn)度).

利用電池電壓和PROG引腳電壓信息，用戶可以確定適當(dāng)?shù)某潆娊K止電流水平（通常為滿量程編程充電電流的10%）。一旦達(dá)到所需的充電電流水平，用戶只需將EN引腳上拉至1.2V以上即可終止充電周期。

電路板布局

將裸露金屬正確焊接在 LTC4059 封裝的背面對于最大限度地降低熱阻至關(guān)重要。在 4059mm 上正確焊接 LTC25002雙面 1oz 銅板的熱阻應(yīng)約為 60°C/W.當(dāng) LTC4059 未正確焊接 （或沒有足夠的銅） 時，熱阻會上升，從而導(dǎo)致 LTC4059 更頻繁地進(jìn)入恒溫模式，從而導(dǎo)致充電時間更長。例如，正確焊接的 LTC4059 可在室溫下采用 900V 電源向電池提供超過 5mA 的電流。如果沒有背面熱連接，這個數(shù)字可能會下降到500mA以下。

Li|CC, ACPR

該器件有兩種版本，具體取決于電池化學(xué)的需要。LTC4059 具有一個 Li|CC 引腳，當(dāng)上拉至 0.92V 以上時禁用恒壓操作。在此模式下，LTC4059 轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€能夠為鎳化學(xué)電池充電的精準(zhǔn)電流源。在LTC4059A中，Li|CC 引腳由 ACPR 引腳取代，ACPR 引腳通過漏極開路輸出監(jiān)視輸入電壓的狀態(tài)。當(dāng) V抄送大于3V且高于BAT引腳電壓150mV時，ACPR引腳將拉至地;其他方面，引腳被強制進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

結(jié)合墻上適配器和 USB 電源

圖 4 顯示了組合墻上適配器和 USB 電源輸入的示例。在該電路中，MP1用于防止在存在墻上適配器時反向傳導(dǎo)到USB端口，D1用于防止USB通過1K下拉電阻丟失功率。當(dāng)USB端口用作輸入時，2.43k電阻器將充電電流設(shè)置為500mA，當(dāng)存在墻上適配器時，MN1和3.4k電阻器用于將充電電流增加到850mA。

圖4.結(jié)合了墻上適配器和 USB 電源輸入的充電器。

結(jié)論

LTC?4059 是業(yè)界尺寸最小的單節(jié)鋰離子電池充電器，能夠提供高達(dá) 900mA 的充電電流。LTC4059 的熱調(diào)節(jié)功能允許設(shè)計人員最大限度地利用充電電流并縮短充電時間，而不會有損壞電路的風(fēng)險。小電路尺寸、熱保護、低電源電流和低外部組件數(shù)量使得 LTC4059 成為小型便攜式和 USB 器件的理想解決方案。

審核編輯：郭婷