锂电池充电电路的设计

跟着移动计算技能和无线通信技能的发展，微型移动终端设备在移动数据采集、传输、处理及个人信息服务等领域得到越来越多的运用。锂电池因其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低一级长处，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。锂电池的特性以及运用环境的需求，对微型移动终端设备充电计划的规划提出了更高的要求。因而在充电计划的规划中需求归纳考虑本钱、体积、噪声、功率等因素。

LTC4065是一款用于单节锂电池的完好安稳电流/安稳电压线性充电办理芯片，可供给高达750mA且准确度为5%的可设置的充电电流，并支持直接运用USB端口对单节锂电池进行充电。同时其热反馈功用可调理充电电流，以便在大功率作业或高环境温度条件下对芯片温度加以约束，确保安全作业。由于选用了内部MOSFET架构，因而无需运用外部检测电阻器或隔离二极管。很少的外部元件数目加上其2mm×2mmDFN封装，使得LTC4065特别合适无线PDA、蜂窝电话、无线传感器终端等运用。功用完全的LTC4065还包括主动再充电、低电池电量充电调理、软启动等丰厚功用。

1LTC4065的引脚功用

LTC4065选用了热处理才能较强的6引脚小外形封装(DFN)，且完成产品无铅化，底部选用裸露衬垫，直接焊接至PCB以完成电接触和额定散热性能。引脚排列如图1所示。

线性充电办理芯片LTC4065的作业原理、性能特点及运用电路分析

各引脚功用如下：

引脚1，GND，接地端。

引脚2，CHRG，漏极开路充电状况输出。充电状况指示引脚具有三种状况：下拉、2Hz脉动和高阻抗状况。该输出可以被用作一个逻辑接口或一个LED驱动器。对电池进行充电时，有一个内部N沟道MOSFET将GHRG引脚拉至低电平。当充电电流降至全标度电流的10%时，CHRG引脚被强制为高阻抗状况。假如电池电压处于2.9V以下的持续时刻达到充电时刻的1/4，则以为电池失效，并且CHRG引脚将以2Hz的频率脉动。

引脚3，BAT，充电电流输出。该引脚向电池供应充电电流，并将终究起浮电压调理至4.2V。该引脚上的一个内部精确电阻分压器负责设定此起浮电压，并在停机形式时断接。

引脚4，VCC，正输入电源。该引脚向充电器供电。VCC的变化范围是3.75～5.5V。该引脚应经过一个最小1μF的电容器进行旁路。当VCC处于BAT引脚电压的32mV以内时，LTC4065进入停机形式，从而使IBAT降至约1μA。

引脚5，EN，使能输入引脚。把该引脚拉至手动停机门限(一般为O.82V)以上，将把LTC4065置于停机形式。在停机形式中，LTC4065的电源电流低于20μA。使能为缺省状况，但不用时应将该引脚连至GND。

引脚6，PROG，充电电流设置和充电电流监视引脚。充电电流是经过衔接一个精度为1%的接地电阻器RPROG来设置的。

2作业原理

LTC4065主要是为完成对单节电池充电而规划的线性电池充电办理芯片。该芯片使用其内部功率MOSFET对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可使用外部电阻编程设定，最大充电可达750mA。LTC4065包含一个漏极开路状况指示输出端：CHRG经过下拉、2Hz脉动和高阻抗三种状况来指示充电状况以及电池失效。假如芯片结温试图升至约115℃的预设值以上，一个内部热约束电路将减小设定的充电电流。不只可防止LTC4065过热，也运用户可以最大极限地使用芯片的功率处理才能，不用担心因过热而损坏芯片或外部元件。这样，用户在规划充电电流时，可以不用考虑最坏状况，而只依据典型状况进行规划，由于在最坏状况下，LTC4065会主动降低充电电流。

当VCC引脚上电压超越3.6V且比BAT引脚电压高出约80mV时，LTC4065开始对电池充电，CHRG引脚输出低电平，表示充电正在进行。假如BAT引脚电压低于2.9V，则充电器进入涓流充电形式，芯片使用1/10的设定充电电流对电池进行预充电，以便将电池电压提升至一个合适充电的安全电平。当BAT引脚电压超越4.1V时，由于电池已接近满容量，芯片进入快速充电恒流形式对电池充电。充电电流巨细由PROG引脚和GND之间的电阻器设定。电池充电电流是PROG引脚输出电流的1000倍。当BAT引脚电压接近终究起浮电压(4.2V)时，充电电流逐渐减小，LTC4065进入恒压充电形式。当充电电流减小到全标度充电电流的10%时充电周期完毕，一个内部比较器将关断在CHRG引脚上的N沟道MOSFET，该引脚呈高阻态。假如将EN引脚电压拉至停机门限(约为O.82V)以上，充电将被制止。把PROG引脚悬浮同样能制止充电，在停机形式中，电池漏电流降至1μA以下，电源电流降至约20μA。

3运用电路

在本实验室无线医护办理体系项目中，无线通信终端设备的充电电路规划选用了基于LTC4065的计划，电路如图2所示。

LTC4065的电压输入端VCC所允许的输入电压在3.75～5.5V之问。目前市场上的5V稳压电源的输出电压一般并不安稳，很多时候会超越6V而给充电带来不良影响。LTC4065内部具有稳压电路可以起到必定的稳压效果，一般运用状况下可直接衔接稳压电源。假如运用需求较高，也可在VCC的前级加一个1A的三端稳压电源芯片。在图2所示电路中，将VCC直接接至稳压电源，锂电池经过一个线性稳压芯片SG2003为作业电路供给电源。权衡电路作业的安稳性与充电时刻，充电电路选用300mA充电电流。因而，为了确保杰出的安稳性和温度特性，R选用了3.3kΩ精度为1%的金属膜电阻。LTC4065的漏极开路状况指示输出端CHRG串接了一个510Ω电阻和一个发光二极管，再接到VCC上，用来指示充电状况。为确保充电器正常作业，本电路在BAT电池端和GND间衔接一个1μF的去耦电容。为了可以输出最大的充电电流，要求将LTC4065反面裸露的金属板焊接到金属线路板地端的铜片上，以达到最大的散热性能;否则，芯片热阻将增大，导致可以输出的最大充电电流减小。

结语

锂电池充电电路的规划是一个平衡的考虑，一方面要供给较大的充电电流以缩短充电时刻，另一方面充电电路的尺度必须满足小以契合微型移动终端设备体积日益缩小的趋势。运用LTC4065芯片仅需求非常少的外围元件合作，就可以完成低本钱的单节锂离子或锂聚合物电池充电计划。不只电路尺度十分小，并且可依据运用需求设置充电电流以操控充电时刻，非常合适于微型移动终端设备的小型化规划。选用本计划的无线医护办理体系终端设备已投入批量生产。本文的电路规划方法对选用其他充电芯片进行的电路规划也有很好的参考价值。