LTC1732 - 8.4：鋰離子線性電池充電器控制器的全方位解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池充電器的性能至關(guān)重要，它直接影響著設(shè)備的使用體驗(yàn)和電池的壽命。今天，我們就來深入探討一下Linear Technology公司的LTC1732 - 8.4鋰離子線性電池充電器控制器。

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一、產(chǎn)品概述

LTC1732 - 8.4是一款專為2節(jié)鋰離子電池設(shè)計(jì)的完整恒流/恒壓線性充電控制器。它不僅能為鋰離子電池提供精準(zhǔn)的充電控制，還能通過外部終止方式對(duì)鎳鎘（NiCd）和鎳氫（NiMH）電池進(jìn)行恒流充電。其特點(diǎn)包括預(yù)設(shè)充電電壓精度達(dá)±1%，充電電流可編程且精度為±7%，具備C/10充電電流檢測(cè)輸出、可編程充電終止定時(shí)器等。此外，它采用小巧輕薄的10引腳MSOP封裝，輸入電壓范圍為8.8V至12V，在輸入電源移除時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式，僅消耗10μA的電池電量。

二、關(guān)鍵特性分析

1. 充電精度

預(yù)設(shè)充電電壓精度達(dá)到±1%，這對(duì)于需要精確充電的鋰離子電池來說至關(guān)重要。通過內(nèi)部電阻分壓器和精密參考，能夠準(zhǔn)確設(shè)置最終浮充電壓，確保電池充電到合適的電壓水平，延長(zhǎng)電池使用壽命。

2. 可編程性

充電電流可以通過外部感測(cè)和編程電阻進(jìn)行編程，精度為±7%。這使得設(shè)計(jì)師可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求靈活調(diào)整充電電流，滿足多樣化的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，可編程充電終止定時(shí)器允許用戶根據(jù)電池的特性和充電需求設(shè)置總充電時(shí)間。

3. 睡眠模式

當(dāng)輸入電源移除時(shí)，LTC1732 - 8.4會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低電流睡眠模式，將電池消耗電流降至10μA。這一特性大大減少了電池在閑置時(shí)的電量消耗，提高了設(shè)備的待機(jī)時(shí)間。

4. 涓流充電

對(duì)于低電壓電池，充電器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行涓流充電，以10%的編程電流對(duì)電池進(jìn)行充電，直到電池電壓超過4.9V。這有助于保護(hù)電池，避免在電池電量過低時(shí)進(jìn)行大電流充電對(duì)電池造成損害。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 移動(dòng)設(shè)備

如手機(jī)、手持電腦等，這些設(shè)備通常使用鋰離子電池，對(duì)充電的精度和安全性要求較高。LTC1732 - 8.4的高精度充電控制和多種保護(hù)功能能夠滿足這些設(shè)備的需求，確保電池的安全和穩(wěn)定充電。

2. 數(shù)碼設(shè)備

像數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等，需要快速、高效的充電方式。LTC1732 - 8.4的可編程充電電流和充電終止定時(shí)器可以根據(jù)設(shè)備的電池容量和充電需求進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)快速充電的同時(shí)保證電池的健康。

3. 充電底座

為各種電子設(shè)備提供充電功能，LTC1732 - 8.4的小巧封裝和低功耗特性使其非常適合集成到充電底座中，為用戶提供便捷的充電解決方案。

四、電氣特性

1. 輸入電源

輸入電源電壓范圍為8.8V至12V，輸入電源電流在充電器開啟的電流模式下為1 - 3mA，睡眠模式下電池消耗電流僅為10 - 30μA。

2. 輸出電壓

調(diào)節(jié)后的輸出浮充電壓在9V ≤ VCC ≤ 12V，VSEL = VCC的條件下，為8.316 - 8.484V，精度為±1%。

3. 充電電流

在不同的編程電阻和感測(cè)電阻組合下，充電電流可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。例如，當(dāng)RPROG = 19.6k，RSENSE = 0.2Ω時(shí)，充電電流為465 - 535mA。

4. 涓流充電

涓流充電電流在V BAT = 4V，RPROG = 19.6k時(shí)為30 - 125mA，涓流充電閾值電壓為4.7 - 5.1V。

五、引腳功能

1. BAT（引腳1）

電池感測(cè)輸入，需要連接10μF或更大的旁路電容以保持環(huán)路穩(wěn)定。在睡眠模式下，內(nèi)部電阻分壓器會(huì)斷開，以減少電池的電流消耗。

2. SEL（引腳2）

必須連接到VCC。

3. CHRG（引腳3）

開漏充電狀態(tài)輸出，用于指示電池的充電狀態(tài)。當(dāng)電池充電時(shí)，該引腳被內(nèi)部N溝道MOSFET拉低；當(dāng)充電電流降至滿量程電流的10%超過15ms時(shí)，N溝道MOSFET關(guān)閉，連接一個(gè)35μA的電流源到地；當(dāng)定時(shí)器超時(shí)或輸入電源移除時(shí)，該引腳進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

4. TIMER（引腳4）

定時(shí)器電容和恒壓模式禁用輸入引腳。通過連接一個(gè)電容到地來設(shè)置定時(shí)器周期，當(dāng)該引腳連接到VCC時(shí)，定時(shí)器禁用，充電器進(jìn)入恒流模式；將該引腳短路到地將禁用內(nèi)部定時(shí)器功能和C/10功能。

5. GND（引腳5）

接地。

6. PROG（引腳6）

充電電流編程和關(guān)機(jī)輸入引腳。通過連接一個(gè)電阻到地來編程充電電流，將該引腳浮空可使充電器進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。

7. DRV（引腳7）

用于驅(qū)動(dòng)P溝道MOSFET或PNP晶體管的輸出引腳。

8. VCC（引腳8）

輸入電源電壓，范圍為8.8V至12V。當(dāng)VCC低于VBAT + 54mV時(shí)，充電器進(jìn)入睡眠模式。需要連接一個(gè)1μF的旁路電容。

9. SENSE（引腳9）

電流感測(cè)輸入，需要連接一個(gè)感測(cè)電阻從VCC到該引腳。

10. ACPR（引腳10）

壁式適配器存在輸出，當(dāng)輸入電壓（壁式適配器）施加到LTC1732 - 8.4時(shí)，該引腳被內(nèi)部N溝道MOSFET拉低，可用于驅(qū)動(dòng)外部LED。

六、工作原理

1. 充電過程

當(dāng)VCC引腳的電位高于欠壓鎖定（UVLO）水平且PROG引腳連接到地的編程電阻時(shí)，充電周期開始。如果電池電壓低于4.9V，充電器進(jìn)入涓流充電模式，涓流充電電流為滿量程電流的10%。當(dāng)電池電壓高于4.9V時(shí)，充電器進(jìn)入快速充電恒流模式，充電電流由RSENSE和RPROG的組合設(shè)置。當(dāng)電池接近最終浮充電壓時(shí)，充電電流開始下降，當(dāng)電流降至滿量程充電電流的10%時(shí)，內(nèi)部比較器會(huì)關(guān)閉CHRG引腳的下拉N溝道MOSFET，并連接一個(gè)弱電流源到地，指示充電結(jié)束（C/10）條件。

2. 定時(shí)器控制

外部電容在TIMER引腳設(shè)置總充電時(shí)間，超時(shí)后充電周期終止，CHRG引腳進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。要重新啟動(dòng)充電周期，可以移除輸入電壓并重新施加，或暫時(shí)浮空PROG引腳。

3. 電池檢測(cè)

當(dāng)插入電壓低于8.05V的新電池時(shí)，LTC1732 - 8.4會(huì)重置定時(shí)器并開始新的充電周期；如果新電池電壓高于8.05V，且定時(shí)器已超時(shí)，則充電不會(huì)開始；如果在充電過程中插入電壓高于8.05V的新電池，定時(shí)器不會(huì)重置，充電將繼續(xù)直到定時(shí)器超時(shí)。

七、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 充電器條件

當(dāng)VCC引腳電壓低于8.2V、壓差（VCC - VBAT）小于54mV或PROG引腳浮空時(shí)，充電器關(guān)閉。

2. 欠壓鎖定（UVLO）

內(nèi)部欠壓鎖定電路監(jiān)測(cè)輸入電壓，當(dāng)VCC低于8.2V時(shí)，充電器處于關(guān)機(jī)模式。為防止在VCC = 8.2V附近振蕩，UVLO電路具有內(nèi)置滯后。

3. 涓流充電和電池檢測(cè)

充電開始時(shí)，如果電池電壓低于4.9V，充電器進(jìn)入涓流模式。如果低電壓持續(xù)四分之一的總充電時(shí)間，電池被認(rèn)為有缺陷，充電周期終止，CHRG引腳輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

4. 關(guān)機(jī)

通過浮空PROG引腳，使內(nèi)部2.5μA電流源將引腳拉高超過2.457V的關(guān)機(jī)閾值電壓，可使充電器進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。

5. 編程充電電流

電池充電電流的計(jì)算公式為：IBAT = (2.457V / RPROG)(800Ω / RSENSE) ，建議使用1%精度的電阻以確保穩(wěn)定性。

6. 編程定時(shí)器

定時(shí)器長(zhǎng)度通過TIMER引腳的外部電容編程，總充電時(shí)間為：Time (Hours) = (3 Hours) · (CTIMER / 0.1μF) 。連接TIMER引腳到VCC可禁用定時(shí)器并使充電器進(jìn)入恒流模式。

7. CHRG狀態(tài)輸出引腳

通過使用兩個(gè)不同阻值的上拉電阻，微處理器可以從該引腳檢測(cè)三種狀態(tài)：充電、C/10和停止充電。

8. ACPR輸出引腳

當(dāng)輸入電源（壁式適配器）高于8.2V且比BAT引腳電壓高55mV時(shí)，ACPR引腳被N溝道MOSFET拉低，可用于驅(qū)動(dòng)LED。

9. 恒流模式

將TIMER引腳連接到VCC，LTC1732 - 8.4可作為可編程電流源，適用于充電NiMH或NiCd電池。

10. 穩(wěn)定性

使用P溝道MOSFET作為傳輸晶體管時(shí)，充電器無(wú)需補(bǔ)償即可穩(wěn)定工作；使用PNP晶體管時(shí)，需要從DRV引腳到VCC連接一個(gè)1000pF的電容以穩(wěn)定電壓環(huán)路。

八、相關(guān)產(chǎn)品

Linear Technology還提供了一系列相關(guān)的電池充電器和控制器產(chǎn)品，如LT1510 - 5、LT1512、LTC1571 - 1/ LTC1571 - 2/ LTC1571 - 5等，這些產(chǎn)品在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中具有各自的優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

LTC1732 - 8.4是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的鋰離子線性電池充電器控制器，適用于多種電子設(shè)備的充電需求。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，合理選擇和使用該控制器，以確保電池的安全、高效充電。你在使用LTC1732 - 8.4的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。