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低成本的SOT-23锂离子电池充电器
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Low Cost SOT-23 Charger For Li-on Battery
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■David Laude
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LTC 1734是一种低成本、具有恒压及恒流控制的单节锂离子电池充电器。少数量及廉价的外部元件使整个系统成本非常低，再加上采用6引脚SOT-23封装，使得该IC可提供小巧的设计解决方案。早先的产品通常需要外部电流检测电阻和阻塞二极管，现在这些功能都被集成到LTCl734内。其它特性包括：
● 1％精度的4.1V或4.2V浮置电压；
● 可编程的恒流范围：200mA至700mA；
● 与微控制器配合使用时，可监测充电电流及实施手动截止；
● 移去墙插适配器后，可自动截止并没有电池泄漏。
应用包括蜂窝电话、数码相机、手持电脑等便携设备。LTCl734亦可作通用电流源或为镍镉和镍氢电池充电。
简单易用的锂离子电池充电器
图1给出了一个在具有充电电流监测功能的恒流模式，并为300mA编置的电池充电器。作为充电电流的来源，PNP是不可或缺的，而电阻器R1则用来设置最大充电电流。ISENSE和BAT引脚分别用来监测充电电流和电压，同时DRIVE引脚控制PNP的基极。要注意这里不需外部电流检测电阻或阻挡反向电流的二极管。对于其它大多数充电器，若不通电的电源输入变成低阻抗，则会有电池泄漏，因此，要求在电源中串联保护二极管。当电源开路或者与地短接时，充电器将电路截止，此时仅有几纳安级的电流从电池泄漏至充电器。这一特性延长了电池寿命，尤其是便携装置长期处于关闭状态。电源电压可以在4.75V至8V的范围内变动，不过当接近电压较高端时，PNP的功耗可能变得过大，尤其是充电电流较大时。PNP的功耗问题引起对散热措施的关注。关于散热要求，请参考PNP制造商的产品手册。
随著电源电压接近其低端，PNP的饱和电压变得至关重要。这种情况下，可能需要如图所示的那些低VCESAT晶体管，以防止PNP过饱和，及对来自DRIVE引脚的基极电流要求过大。
为了在恒压模式下维持良好的AC稳定性，需要在电池跨接电容器以补偿电池的布线电感。根据所要补偿的电感，电容器(C2)的容量范围可从4.7
F至100 F，而其等效串联电阻值(ESR)可从趋近于零到几欧姆。一般来说，最好采用4.7 F至22 F的容值和0.5~1.5 的ESR来实现补偿。在恒流模式下，良好的AC稳定性可通过在PROG引脚保持小于25pF的电容来实现。利用不小于1k
的电阻来隔离电容可轻易承受较高的容性负载，如从一个低通输入滤波器到一个模数转换器(ADC)。
如果输入电源是热插的，则应避免采用陶瓷输入电容器(C1)，因为它的高Q值将使瞬态电压升至DC电源电压的两倍，从而可能导致充电器损坏。若采用低ESR电容，增加一只与C1串联的1
至2 电阻将有效遏制这些瞬态。
可编程引脚(PROG)可以实现数个功能。它可用于设定恒流模式的电流、监测充电电流以及手动截止充电器。在恒流模式下，LTCl734将PROG引脚电压维持在1.5V。当处于恒流模式时，将1.5V除以R1上所期望的电流值就可确定调节电阻的阻值。充电电流通常是流过R1电流的1000倍，因此，也与PROG引脚上的电压成比例。随著进入恒压模式，充电电流下降，PROG引脚上的电压降至1.5V以下。在1.5V时，充电电流为整300mA；在0.15V时，电流为1000
(0.15/5100)或大约30mA。若R1的接地端被拉高至2.15V以上或容许浮置，充电器将进入手动截止模式并停止充电。通过容许微控制器监测充电电流和在适当的时候截止充电器，这些特性可将电池充至满容量。一个内部的3
A上拉电流可将浮置的PROG引脚拉高。借助设计，这电流非但不会引发错误，相反通过调节3 A电阻可设置最小电流。
当在恒压模式下充电时，由动态负载产生的电流可能给PROG引脚造成过高的瞬态电平。如果需要，可采用简单的RC低通滤波器滤掉这些瞬态。在PROG引脚上连接一只1k电阻器，电阻器的另一端接一只0.1
F电容器，电容器的另一端接地。在RC公共节点上监测PROG引脚经过滤波的电压。如果充电器保持恒流模式，负载瞬态并不会影响到PROG引脚。
可编程的恒流源
图2给出了一个可编程恒流源的例子。为了确保只有恒流模式被激活，BAT引脚应与地连接以防止恒压模式控制回路发挥作用。通过NMOSFET的漏极或NPN的集电极驱动控制输入端(CONTROLl，CONTROL2)，可使它们浮置或者拉至地电位。当两个控制输入都浮置时，就进入了手动截止模式。当CONTROLl接地时，电流为500mA；当CONTROL2接地，电流为200mA。当二者都接地时，电流则为700mAOPNP的选用取决于它的功耗。经过一只电阻器与PROG引脚相连的电压数模转换器(DAC)亦可用于控制电流。与控制输入端相连的PWM源可用于调制电流。对于宽范围或细调平均电流，脉冲宽度调制是非常有用，可采用脉冲宽度调制将恒流范围扩展至200mA以下。LTCl734的应用包括为镍镉或镍氢电池充电、LED驱动或偏置电桥电路。
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