锂离子电池充电器LTC4062及其应用
近年来，手机、数码相机、mp3等便携式产品向体积小、厚度薄、重量轻方向发展，新产品推陈出新，产量也猛增。这些新产品中无不采用锂离子(或聚合物)电池，因为它能满足小、薄、轻的要求，并且容量大，能延长两次充电的时间间隔。与此同时，各厂商也开发出各种新型充电器，与产品进行配套销售。为争夺充电器市场的份额，各导体厂商开发许多性能优良、设计灵活、应用方便的充电器芯片，应用到各种新型充电器当中。
凌特公司推出的单节锂离子电池充电器ltc4062应用灵活，可满足不同容量的锂离子电池的需要，也能采用插头式电源及usb端口进行充电，为充电器设计工程师提供了一个很好的选择。
特点及应用范围
ltc4062是一种充单节锂离子电池的线性充电器，由ltc4062组成的充电器适用于笔记本电脑、手机、mp3播放器及数码相机等。该充电器主要特点包括：可以用插头式(ac/dc适配器)或usb端口供电；最大充电电流可达1a；预设浮充电压为4.2v±0.35%；内有用于监控电池电压的低功耗电压比较器；有多种终止充电方式：可设置时间的定时器来控制终止充电；在充电电流小于设定的电流时终止充电；由用户根据充电状态指示来终止充电；完善的充电程序(算法)；在电压低于2.9v时实现涓流充电；在电压大于2.9v时实现大电流恒流充电；当电池电压接近4.2v时改为恒压充电；有充电过程指示(led亮表示充电、led灭表示充电终止，led闪亮表示电池未装好或有故障)；有智能启动(smart start)，可延长电池寿命；有关闭控制，在关闭状态时耗电20μa(典型值)，电池耗电小于2μa；充电电流可设定；终止充电时的电流阈值可设定；内部有自动热调节来控制最大的充电率，不会有过热风险；无须外部电流检测电阻及阻塞二极管；外围元器件少；有设定全电流充电(大功率)及1/5电流充电(小功率)选择以满足不同充电电源及电池容量的需要；10管脚小尺寸dfn封装(3mm×3mm)，高度0.75mm；工作温度范围为0℃～+85℃。
管脚排列及功能
ltc4062的管脚排列如图1所示，各管脚功能如表1所示。
表1
图1 ltc4062的管脚排列
图2 out端的两个输出状态
图3 chrg是内部mosfet开漏输出端
图4 c/5是编程充电电流控制端
ltc4062的主要参数(vcc=5v、ta=25℃)典型值：输入电源电压范围vcc为4.3～8v；在充电模式时，输入电源电流icc=240μa，备用模式时，icc=130μa，关闭模式时，icc=20μa；充电器调节后输出电压vfloat=4.2v ±0.015v(ta=25℃)，vfloat=4.2v ±0.025v(0℃ 充电过程的几点说明 图5 chrg外接led的电路 典型应用电路 图6 由定时器终止充电方式的电路 图8 采用监测电流方式终止充电电路 图9 采用插头式电源或usb端口作电源的充电电路 图10 采用插头式或usb电源时充电电流不同的电路
当电池装入充电器、上电后，充电器检测电池的电压vbat，若vbat<2.9v(vtrikl)，以1/10设定的恒定充电电流ibat作涓流充电；当电池电压升到3v时，涓流充电结束，以设定的ibat恒流充电；当电池电压vbat上升约到4.2v时，以恒压4.2v充电，此时充电电流下降；当电池充电电流降到终止充电阈值检测电流idet时，终止充电(检测充电电流终止充电方式)。若充电电池的电压vbat>3v，则直接用ibat恒流充电，无涓流充电阶段。
充电器设计者可选择用定时器定时间终止充龟，选择充电电流下降到设定的idet时终止充电，选择由充电器使用者根据充电状态指示终止充电。
用定时器定时间终止充电时，timer端接一个ctimer电容到gnd。定时时间与ctimer容量有关，其关系式为：
定时时间(小时)=3ctimer(μf)/0.1μf
若ctimer=0.1μf，则定时时间为3小时。
用在恒压充电时，充电电流ibat下降到设定阈值检测电流idet时，终止充电。选择此方式时，需将timer端接地。
选择用户终止充电是利用充电时led亮，终止充电时led灭的指示，由用户来终止充电。选择此方式时，timer端需接vcc端。
充电器充电状态指示如图5所示，在vin端接一个发光二极管(led)及限流电阻到chrg端(其内部结构见图3)。当vbat<2.9v时为涓流充电，chrg输出低电平，led亮(表示充电开始)；当ibat
ltc4062上电或消除关闭模式时，若bat端电压低于4.1v，则充电器进入充电模式进行充电；若bat端电压高于4.1v时，进入备用模式，充电器不再充电。这将减少不必要的充电循环，可延长电池寿命。
当充电器在备用模式时，仍监控bat端的电压，当bat一旦低于4.1v时，充电器自动再启动，定时器定时时间为原设定时间的50%(若选择定时器终止充电)。在用户终止充电方式中则无此功能。
由定时器终止充电方式的电路如图6所示。采用ctimer=0.1μf，定时时间为3小时。恒流充电电流ibat=1000v/rprog=1000v/2kω=500ma。idet=100v/rdet=100v/2kω=50ma。充电时led亮，当ibat
图6中，rprog与rdet是两个2kω电阻，也可采用一个1kω电阻(省去一个电阻)，如图7所示。用一个1kω电阻时，ibat=500v/rprog，idet=50v/rdet。
采用检测ibat电流来终止充电电路如图8所示。按图的参数ibat=807ma，idet=80ma。r1=715kω，r2=347kω，则vbat<3v时，out为高电平；vbat>3v时，out为低电平(可参看图2)。图中c/5接vcc(高电平)，全电流充电，en端悬空(内部有下拉电阻)，充电器正常工作，要关闭时en接高电平。timer端接地(采用检测充电电流终止充电方式)。led作充电状态指示。
图7 由定时器终止充电方式的电路
采用5v插头式电源或usb端口作电源充电的电路如图9所示。两种电源都可使用，若两种电源都接上，则5v插头式电源优先。5v插头式电源使10kω电阻通电，vgs≈0v，p管截止，usb端口不再供电。肖特基二极管d为阻塞二极管，它防止usb供电时，不会使10kω电阻通过电流，并且减小二极管的正向压降的损失。图中timer接地，ibat
采用5v插头式电源可提供800ma充电电流，但由于usb端口不能提供800ma电流，可采用图10所示的电路，在usb端口供电时，充电电流减小到500ma。
在用插头式电源时，n管导通，rprog=r1//r2，使rprog值减小，ibat=800ma用usb电源时，n管截止，rprog=r2，ibat=500ma。
timer接vcc，由用户终止充电。