化學(xué)電池充電器控制管理

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1、化學(xué)電池充電器控制管理 摘要：LTC4008是一種同步電流模式ＰＷＭ降壓轉(zhuǎn)換開關(guān)電池充電控制器。該控制器的充電電流可編程，輸出電流不小于４Ａ，效率達(dá)９６％，輸出電壓范圍為３Ｖ～２８Ｖ，適合于對(duì)多化學(xué)電池充電器的控制。文中介紹了LTC4008的功能特點(diǎn)給出了它的應(yīng)用電路。 關(guān)鍵詞：頻率合成器；分頻器；電荷泵；LTC4008 １概述 ＬＴＣ４００８是美國(guó)凌特公司生產(chǎn)的一種恒流／恒壓多化學(xué)電池充電器控制器可用于筆記本電腦、便攜式儀器和設(shè)備以及電池備份(ｂｕｃｋｕｐ)等系統(tǒng)的電池充電。 ＬＴＣ４００８是一種同步電流型ＰＷＭ降壓電池充電控制器。其充電電流可利用編程電阻與傳感電阻來(lái)編程，浮充

2、電壓則可用外部電阻分壓器和內(nèi)部１.１９Ｖ的參考電壓來(lái)設(shè)定。ＬＴＣ４００８含有一個(gè)熱敏電阻傳感器，因此，當(dāng)溫度超限時(shí)，該充電器會(huì)暫停充電，而當(dāng)電池溫度回復(fù)到安全限制之內(nèi)時(shí)，再恢復(fù)充電。ＬＴＣ４００８的主要特點(diǎn)如下： ●采用２０引腳塑料ＳＳＯＰ封裝； ●轉(zhuǎn)換效率高達(dá)９６％； ●輸出電流超過４Ａ； ●輸入電壓范圍為６～２８Ｖ； ●具有３～２８Ｖ的寬輸出電壓范圍以及０．８％的電壓精度； ●具有０．５Ｖ的輸入／輸出壓差與９８％的最大占空比； ●可用外部ＮＴＣ熱敏電阻檢測(cè)電池溫度，以保證在合適的溫度下充電； ●可編程充電電流精度為４％； ●帶有充電、Ｃ／１０電流檢測(cè)，并可自動(dòng)監(jiān)測(cè)ＡＣ適配

3、器； ●具有輸入電流限制和故障保護(hù)功能； ●有輸出狀態(tài)指示及充電電流監(jiān)視輸出功能。 圖1 ２電路結(jié)構(gòu)及引腳功能 ２．１內(nèi)部結(jié)構(gòu) ＬＴＣ４００８的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部元件連接如圖１所示。可以看出，該芯片內(nèi)含振蕩器、ＰＷＭ看門狗定時(shí)器、輸入開關(guān)ＭＯＳＦＥＴ電路、電壓反饋誤差放大器ＥＡ、輸入電流限制放大器ＣＬ１、電流放大器ＣＡ１／ＣＡ２、電流比較器ＩＣＭＰ／ＩＲＥＶ、熱敏電阻感測(cè)輸入電路、控制單元及ＭＯＳＦＥＴ柵極驅(qū)動(dòng)器等電路。 ２．２引腳功能 ＬＴＣ４００８的引腳排列如圖２所示，各引腳的功能如下： ＤＣＩＮ(腳１)：外部ＤＣ電源輸入(６～２８Ｖ)，應(yīng)使用０．１μＦ以

4、上的電容旁路。 ＩＣＬ(腳２)：輸入電流限制指示。 ＡＣＰ／ＳＨＤＮ(腳３)：該腳為高電平時(shí)，用于指示ＡＣ適配器電壓。該腳被拉低時(shí)，充電器關(guān)閉。 ＲＴ(腳４)：定時(shí)電阻連接端。 ＦＡＵＬＴ(腳５)：過熱保護(hù)端，低電平有效。若該功能被使能，應(yīng)在該腳連接上拉電阻。 ＧＮＤ(腳６)：接地端。 ＶＦＢ(腳７)：電壓反饋誤差放大器(ＥＡ)輸入端。 ＮＴＣ(腳８)：連接熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)熱敏電阻指示的溫度超限時(shí)，充電器和定時(shí)器中止。此時(shí)ＦＡＵＬＴ被拉至低電平。 ＩＴＨ(腳９)：電流模式ＰＷＭ內(nèi)部環(huán)路控制信號(hào)，該腳電壓(０～３Ｖ)較高時(shí)，充電電流也較大。在該腳與ＧＮＤ之間連接一ＲＣ(Ｒ＝６ｋΩ

5、，Ｃ≥０．１μＦ)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可對(duì)電路提供環(huán)路補(bǔ)償。 ＰＲＯＧ(腳１０)：充電電流編程／監(jiān)視輸入／輸出。在該腳與地之間接一外部電阻，可和電流傳感電阻一起對(duì)峰值充電電流進(jìn)行編程。該腳電壓可線性指示充電電流。但該腳上的最大編程電阻ＲＰＲＯＧ不能超過１００ｋΩ，因?yàn)榇笥冢保埃埃毽笗r(shí)，充電器將關(guān)閉。該腳與地之間的外部電容用作高頻濾波。 ＣＳＰ(腳１１)：電流放大器ＣＡ１輸入，電流檢測(cè)電阻兩端的電壓從該腳和ＢＡＴ(１２)腳輸入內(nèi)部ＣＡ１放大器，可為峰值和平均電流模式操作提供需要的瞬時(shí)電流信號(hào)。 ＢＡＴ(腳１２)：該腳同時(shí)可作為電池感測(cè)輸入和電流檢測(cè)輸入。 ＢＡＴＭＯＮ(腳１３)：用于電池充電電壓指示

6、。當(dāng)未檢測(cè)到ＡＣ適配器時(shí)，器件內(nèi)部開關(guān)斷開。該腳到ＶＦＢ腳的外部電阻分壓器可用于設(shè)定充電器的浮充電壓。 ＦＬＡＧ(腳１４)：充電電流指示輸出，當(dāng)充電電流減小到最大編程電流的１０％時(shí)，該腳輸出低電平。 ＣＬＰ(腳１６)，ＣＬＮ10.10026.7 20.05026.7 30.03326.7 40.02526.7 ３．２充電電壓的設(shè)定 ＩＣ腳１３與腳７(ＦＢ)外部的Ｒ８和Ｒ９所組成的電阻分壓器可用于設(shè)定充電器的浮充(ｆｌｏａｔ)電壓： ＶＦＬＯＡＴ＝ＶＲＥＦ(１＋Ｒ８／Ｒ９) 但應(yīng)注意：Ｒ８與Ｒ９之和一般不小于１００ｋΩ。每個(gè)電阻的偏差應(yīng)在０．２５％之內(nèi)。 圖3 ３．３電感器

7、Ｌ１的選擇 雖然較高的工作頻率允許使用較小的電感器(Ｌ１)和輸出電容(Ｃ３)，但頻率過高會(huì)因ＭＯＳＦＥＴ的柵極電荷損耗而導(dǎo)致效率降低。此外，電感紋波電流ΔＩＬ一般隨頻率升高而減小，并隨輸入電壓(ＶＩＮ)增加而增大。因此，在頻率和輸入電壓一定時(shí)，電感值大一些有利于減小紋波電流。通常選擇ΔＩＬ＝０．４ＩＭＡＸ作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。ΔＩＬ最大往往發(fā)生在最大輸入電壓ＶＩＮ(ＭＡＸ)上。表２給出了不同最大平均充電電流和輸入電壓(ＶＩＮ)時(shí)的推薦電感值。 表2推薦電感值 最大平均電流（A）輸入電壓VIN（V）最小電感器值（μH）20% 1≤40 1＞56 2≤20 2＞30 3≤15 3＞2

8、0 4≤10 4＞15 ３．４４Ａ／１２．３Ｖ鋰離子電池充電電路 以ＬＴＣ４００８為控制器的４Ａ／１２．３Ｖ鋰離子電池充電器電路如圖３所示。當(dāng)ＤＣ輸入電壓高于腳ＣＬＰ(１６)上的電壓時(shí)，充電器使能。ＩＣ腳ＤＣＩＮ(１)內(nèi)部電路在ＡＣＰ／ＳＨＤＮ(３)腳上提供ＡＣ適配器存在的邏輯指示，并控制充電時(shí)輸入開關(guān)Ｑ３的柵極電壓以使Ｑ３保持低正向壓降，同時(shí)阻止反向電流通過Ｑ３。隨著電池充電接近終止電壓，充電電流開始減小。當(dāng)電流降至滿度充電電流的１０％時(shí)，ＩＣ中的Ｃ／１０比較器通過鎖定ＦＬＡＧ腳輸出低電平以指示這種狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓不出現(xiàn)時(shí)，充電器進(jìn)入睡眠模式，此時(shí)僅消耗１５μＡ的電池電流。當(dāng)ＡＣＰ／ＳＨＤＮ腳為低電平，充電器截止。而當(dāng)充電電流由于輸入電流的限制而使功能減小時(shí)，ＩＣ的腳ＩＣＬ(２)將被拉低以指示該狀態(tài)。