LTC1734是Linear公司2001年推出的新器件,是一种线性、恒流/恒压单节锂离子电池控制器集成电路。它不仅能用少数外围元器件组成小尺寸、低成本的电池充电器,它还能组成通用电流源。本文主要介绍LTC1734在这两方面的应用。
充电器基本电路
LTC1734组成的锂离子电池充电器电路如图1所示。它由4个外围元器件组成:1 F的输入旁路电容,可设定充电电流的电阻RPROG、提供充电电流的PNP三极管、为电路动态稳定的10
F旁路电容(1 F及10 F都采用贴片式多层陶瓷电容)。
该充电器电路主要特点:先恒流充电后恒压充电,充电精度可达 1%;有LTC1734-4.1及LTC1734-4.2,可充4.1V及4.2V锂离子电池;充电电流可用一外接电阻来设定,充电电流范围200
700mA;可由 C或 P监控充电电流并可控制终止充电;内部有限流、过热保护及输入欠压锁存(在过热或欠压时,内部电路实现关闭);外部可实现关闭控制;输入电源移去时,充电器处于睡眠状态,电池耗电可忽略不计;小尺寸薄型6管脚SOT-23封装(厚度仅1mm),与外围元器件一起组成体积很小的光电器,可将它与产品做在一起。
在应用此电路时,要根据输入电压及设定的充电电流大小来确定RPROG及选择合适的PNP三极管。
1.RPROG的确定
RPROG与充电电流IBAT的关系为
R_{PROG}={1.5(V)}\over{I_{BAT(mA)}} 1000(k )
例如,IBAT设定为300mA,则按上式计算RPROG=5k 。
2.PNP三极管的选择
充电电流IBAT从输入电压VIN经电流检测电阻RS,经PNP管流入锂离子电池,如图2所示。
LTC1734内部有一个0.1 的检测电流的电阻Rs,它能从外接PNP三极管的基极吸取30mA的电流(最大充电电流为700mA)。要选择的PNP管要根据输入电压VIN、充电电流IBAT来选择。
1) 值
若IBAT=700mA,IB=30mA,所以 值应大于23。
2)VCESAT
在输入电压低时,三极管的VCESAT越小越好。从图2可知,V_{CE(min)}=V_{IN}-I_{BAT} R_{S}-4.2V
当VIN、IBAT已确定时,计算出的VCE(min)应大于所选PNP管的VCESAT。
3)PD(max)
在最大的管耗PD为
PD(max)=(VCC(max)-VBAT(min)) IBAT
式中VBAT(min)为起始充电时的电池电压,VCC(max)为输入电压VCC的最大值。所选的管子的PD值应大于计算的PD(max)。
应尽量选用低VCESET及高 值的管子,并且为减小充电器尺寸应选贴片式三极管。
"人工"关闭控制
LTC1734除欠压或过热能自动关闭外,还可以从器件外部实现关闭控制,与自动关闭相区别称之为人工关闭(manual Shutdown)。实现外部关闭有几种方法:将RPROG悬空;将RPROG原接地端加一个大于2.25V电压(小于8V);在PROG端直接加一个大于2.25V电压;采用电压源及加一个NPN三极管或二极管的方法(如图3所示)。
利用 P或 C来实现充电电流监控及实现关闭如图4所示。在恒流充电阶段,PROG端输出的电压正比于充电电流[I_{BAT}=1000({1.5V}\over{R_{PROG}})]。在充电电压到达4.2V时,自动转换到恒压充电,充电电流逐步减小,到充电电流小到一定值时,可认为电池充满，由
P或 C使RPROG端悬空(高阻抗)或加上大于2.25V电压,使关闭,充电终止。整个充电过程可从图5看出:在充电开始,电池电压(VBAT)迅速上升,到4.2V后自动转为恒压充电,电池电压不变,但充电电流渐减小(从VPROG的曲线上可看出),到VPROG降到某值时,
P或 C给出关闭控制信号,终止充电。
充电电流逻辑控制编程
一种由 C控制实现充电电流逻辑控制的编程电路如图6所示。控制1、控制2的电平与充电电流如表1所示。LTC1734的4脚(PROG)与
C接口,为去除高频杂波,加了一个滤波器如图7所示。
通用电流源
LTC1734用作通用电流源时如图8所示。与充电器不同之处是BAT端接地,负载直接接在PNP管集电极。其恒流ILOAD与RPROG关系为
ILOAD=1000 1.5/RPROG
恒流范围50mA 700mA。
它也可以与图6一样实现逻辑控制可编程恒流源。若将RPROG改成一个固定电阻及串接一个电位器,可组成电流连续可调的恒流源。
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