锂离子电池充电器IC内的热调节功能可消除过热危险

当今许多靠锂离子电池供电的手持设备都内建有一个电池充电器,目前通常使用一种线性充电器给这种电池充电,但这种充电器尽管操作更简便和成本更低,但它有一个主要缺点:能耗太高。当输入电压为高和电池电压为低(已放电电池)时,线性充电器产生的热量足以损坏自身或其它邻近元件。在本文中,凌特技术公司提出了一种替代方案,它可解决所有的过热问题而且充电快速。

  当今许多靠电池供电的手持设备都内建有一个电池充电器。这些电池通常都为锂离子电池,并且其功率密度可在范围400ma小时到1.5a小时变化。你可以使用一种线性充电器给这种电池充电,而且这种充电器通常比基于转换器的方案在外形上明显更小,操作更简便,成本更低,但它有一个主要缺点:能耗太高。当输入电压为高和电池电压为低(已放电电池)时,线性充电器产生的热量足以损坏自身或其它邻近元件。典型地,这种状态(即电池电压随充电的进行而升高)只是暂时现象,但正是这些最糟糕的状态需要设计师在决定充电电流与ic温度的最大容许值时必须充分地加以考虑。当然,一种解决这种过热问题的简单方法是降低充电过程中整个恒流段的充电电流,但这种方法伴随的问题是充电时间的相应延长。

  不过,凌特技术公司现在提出了一种替代方案,即ltc1733锂离子单电池线性充电器,它解决了所有的过热问题且充电快速。这种新颖的ic采用内部反馈来调节充电电流和限制裸片温度。这意味着更快的充电时间,因为设计师可以通过编程设定一个很高充电电流,而且不会冒任何损坏ic或任何其它元件的风险。这一性能直接带来的另一好处是毋需设计过热保护电路。为了进一步改进热传递性,ltc1733采用了热增强型10针msop封装。该ic只需要3个外部元件便可提供一个完整的锂离子充电器解决方案,见图1。

  一个内部功率mosfet允许编程设定的最大充电电流可达1.5a,精度为7%,

以确保充电快速和完全。这种内部mosfet还可省掉一个外部电流敏感电阻或遏流二极管,最终的无负载电压是引脚可选的,或为4.1v或为 4.2v,精度是1%,这可防止过充带来的危险或欠充造成的电池容量不足。遵从电池制造商的使用要求,ltc1733包含了一个可编程充电终止定时器和热敏电阻输入,以保证充电全过程的温度符合要求。状态输出包括:用以指示充电后期状态的c/10充电检测、决定充电是否可以进行下去的壁式电源适配器状态检测、充电电流监测、以及用以识别坏电池的错误检测。低电池电压充电调理电路(滴充)可安全地为过放电电池充电,并自动续充以确保电池总能充电完全。当没有壁式电源适配器或该部件关闭的时候,为保持电池能量, ltc1733的电池漏电流降到5(a以下。

  给电池充电

  给单电池锂离子电池系统充电时,用户须在vcc脚处施加至少4.5v的输入电压。acpr脚随后降为低电平(pull low),指示输入电压条件已满足(见图2)。此外,必须用一个1%的电阻器把prog与gnd相连,使额定充电电流设定为100v/rprog。而后chpg脚为低电平,指示充电循环开始。timer和gnd之间用电容器连接,充电终止时间设定为3小时/100nf。

  如果在充电循环开始时bat脚的电压低于2.48v,那么,充电电流将为设定值的1/10,以使电池电压足够高,安全实现全充电电流充电(见图3)。如果电池损坏,且在1/4的设定终止时间内电压都升不到2.48v以上,则充电循环终止,且fault状态输出将锁存为低电平,指示电池已坏。acpr、chrg和fault三个状态输出脚全都产生足够的电流衰弱量,使led亮灯。一旦电池电压升到2.48v以上(充电循环开始后不久会明显表现出来),ltc1733将为电池提供由rprog设定的恒定电流。ltc1733将一直保持恒流模式,直到bat脚的电压接近所选择的最终浮置电压(sel=0v时为 4.1v ,sel=vcc时为4.2v)为止。此后,器件进入恒压模式。

  在恒压模式下,ltc1733将开始降低充电电流以保持bat脚的恒压而非恒流输出。当电流降至最大设定充电电流的10%时,内部比较器会断开chrg脚,并将一弱电流源(约25(a)接地,以显示接近充电结束(c/10)状态。

  与电流达到c/10时便结束充电过程的电池充电器不同,ltc1733在到达c/10点后,只要终止定时器时间不到,会继续给电池充电,以保证电池完全充满。在c/10处终止充电过程使电池只能充到其容量的90%到95%,而在c/10后继续充并按时间要求结束可

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计