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ltc4054充電保護電路詳解

LTC4054簡介


  LTC4054是凌特公司的鋰電池充電晶片,它是專為單節鋰電池充電需要設計的單片整合晶片。用LTC4054設計的充電器只需幾個元件,非常簡潔。LTCA054在工作中無須專門的散熱器,就可對電池進行大電流的充電,而且可以從USB埠取電工作,非常適合用於電腦的周邊裝置中,如MP3、PDA掌上電腦、數碼錄音筆等。


ltc4054充電保護電路工作流程



  TC4054是運用恆流/恆壓充電演算法的單節鋰電池充電器,它提供高達800mA充電電流(使用較好散熱的PCB板),最後充電電壓精度達±1%。LTCA054內建P溝道MOSFET功率管和溫度調節電路,無須隔離二極體和外接電流感測電阻,因此基本的充電器電路僅需3個外圍元件。此外,LTC4054還能從USB埠取電工作。


  普通充電週期

  充電週期開始於當Vcc電源超過UVLO限定的電壓和一個1%精度的電阻接在PROG和GND之間。如果BAT引腳的電壓低於2.9V,充電器進入涓流充電模式,在此模式LTCA-054用大約充電電流設定值的1/10電流進行充電,使電池的端電壓上升到能夠進行大電流充電的安全電壓(注:LTC4054X無此涓流充電功能)。當BAT端電壓上升超過2.9V時充電器進入恆流充電模式,以程式設計設定的電流對電池充電。當BAT端電壓接近最後的充電電壓4.2V時LTC4054進入恆壓充電模式,充電電流開始減小。當充電電流下降到充電電流設定值的1/10時充電週期就結束了。


  設定充電電流



  充電電流由接於PROG和GND之間的一個電阻來設定,電池的充電電流是PROG端輸出電流的1000倍。這個電阻和充電電流由下式進行計算:Rprog=1000V/Ichrg,Ichrg=1000V/Rprog,輸出到電池的電流可通過監測PROG的電壓在任何時候由下式計算得到:Ibat=(Vprog/Rprog)*1000。


  充電的終止



  當充電電流下降到設定值的1/10時充電週期就終止。內建比較器監測到PROG端電壓低於100mY時LTCA054就進入待機狀態(任何使PROG端電壓高於100mY的因素都將阻止LTCA054中止充電週期)。在待機狀態LTCA054中止提供充電電流給電池,此時輸入電源電流降至200μA。當電池的端電壓低於4.05V時充電器將自動啟動重新充電。要手動重啟充電週期,必須斷開電源後又重新加電或者關閉充電器並暫時斷開PROG引腳。


  充電狀態指示



  充電狀態輸出有三種不同狀態:導通大電流狀態(10mA)、截止小電流狀態(20μA)和高阻狀態。第一種指示LTC4054處於充電週期狀態,一旦充電週期終止,該引腳狀態由UVLO來確定。第二種指示Kc不在UVLO狀態,LTC4054為充電作好準備。第三種指示LTC4054處於UVLO狀態,Vcc供電不足,低於BAT端電壓的100mV內。微處理器能區別這三種狀態。


  溫度限制



  如果晶片溫度將升至設定的大約120℃時,內建的溫度反饋迴路會降低充電電流設定值。該功能保護LTC4054以免過熱,允許使用者不管給定電路板散熱能力的限制也不會損壞LTCA054晶片。在確保充電器在最壞狀況能自動減小充電電流的情況下,充電電流可以按典型環境溫度(不是最壞情況)設定。


  欠壓鎖定(UVLO)



  內建的欠壓鎖定電路監測輸入電源電壓,使充電器處於關閉狀態直至Vcc上升超過UVLO電壓。UVLO電路有一個200mV滯後特性。此外,為防止MOSFET功率管的反向電流,在Vcc電壓低於電池電壓的30mY時UVLO電路強制使充電器處於關閉狀態,當UVLO比較器反轉後充電器不會消除關閉狀態,除非Vcc上升超過電池電壓的100mV以上。


  手動關閉



  在充電週期的任意點通過斷開PROG引腳的電阻Rprog來使LTC4054進入關閉狀態,可使電池消耗低於2μA,電源供應電流小於50μA。恢復電阻RPROG的連線將開始一個新的充電週期。


  自動重充



  一旦充電週期終止,LTCA054就繼續監測BAT端的電壓,當電池電壓降至4.05V(這相當於電池的大約80%一90%的容量)將對電池重充,這確保電池處於滿充狀態,而排除整個充電週期重新開始的需要。在重充期間CHRG端處於導通狀態。充電流程如圖所示。