4A高效化學(xué)電池充電器控制LTC4008
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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(guò)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?？梢钥闯觯撔酒瑑?nèi)含振蕩器、ＰＷＭ看門(mén)狗定時(shí)器、輸入開(kāi)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(guò)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，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(guò)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。當(dāng)未檢測(cè)到ＡＣ適配器時(shí)，器件內(nèi)部開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。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)，ＣＬＮ（腳１５）：限流放大器ＣＬ１正、負(fù)輸入端，門(mén)限為１００ｍＶ。為濾除開(kāi)關(guān)噪聲，這兩腳間應(yīng)接一個(gè)ＲＣ濾波器。
ＴＧＡＴＥ(腳１７)：用于驅(qū)動(dòng)充電器高端ＭＯＳＦＥＴ。
ＰＧＮＤ(腳１８)：ＢＧＡＴＥ驅(qū)動(dòng)器功率地。
ＢＧＴＡＥ(腳１９)：用于驅(qū)動(dòng)充電器低端ＭＯＳＦＥＴ。
ＩＮＦＥＴ(腳２０)：用于驅(qū)動(dòng)外部輸入Ｐ溝道ＭＯＳ-ＦＥＴ的柵極。
３ 應(yīng)用設(shè)計(jì)
３．１ 充電電流的設(shè)定
表１給出了不同充電電流時(shí)電流感測(cè)電阻ＲＳＥＮＳＴ和ＩＣ的腳１０外部電流編程電阻ＲＰＲＯＧ(見(jiàn)圖２)的推薦值。實(shí)際上，可在ＲＰＲＯＧ與地之間連接一只ＭＯＳＦＥＴ，并在其柵極施加ＰＷＭ驅(qū)動(dòng)電壓(幅值為５Ｖ，頻率為幾千赫茲)以對(duì)充電電流進(jìn)行編程。
表1 不充電電電流IMAX下的RSENSE和RPROG
| IMAX（A） | RSENSE（Ω1%） | RPROG（kΩ1%） |
| 1 | 0.100 | 26.7 |
| 2 | 0.050 | 26.7 |
| 3 | 0.033 | 26.7 |
| 4 | 0.025 | 26.7 |
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(guò)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 | ＞ | 20 |
| 4 | ≤ | 10 |
| 4 | ＞ | 15 |
３．４ ４Ａ／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(kāi)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(guò)Ｑ３。隨著電池充電接近終止電壓，充電電流開(kāi)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(guò)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)。
評(píng)論