LTM8061：高效鋰電池充電器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電器的性能至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一款性能出色的鋰電池充電器——LTM8061。

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一、產(chǎn)品概述

LTM8061是一款高效的32V、2A μModule獨立式鋰離子電池充電器，專為單節(jié)和雙節(jié)電池組進行了優(yōu)化。它具有多種固定浮充電壓選項，包括4.1V、4.2V、8.2V和8.4V，能滿足不同電池的充電需求。該充電器采用恒流/恒壓充電特性，最大充電電流可達2A，還具備預充電功能，可對電量耗盡的電池進行涓流充電，同時具備壞電池檢測功能，若電池對預充電無反應，會發(fā)出信號并暫停充電。

二、產(chǎn)品特性亮點

（一）寬輸入電壓范圍

其輸入電壓范圍為4.95V至32V（絕對最大40V），能適應多種電源環(huán)境，為不同應用場景提供了便利。

（二）可編程功能豐富

1. 可編程充電電流：最大可達2A，用戶可根據(jù)實際需求靈活調(diào)整充電電流。
2. 用戶可選充電終止方式：可選擇當充電電流降至編程最大電流的十分之一時終止充電，也可使用內(nèi)部定時器進行基于時間的終止方案。
3. 動態(tài)充電速率編程/軟啟動引腳：通過RNG/SS引腳，不僅能降低默認的2A最大充電電流，還能實現(xiàn)軟啟動功能，避免充電瞬間的電流沖擊。
4. 可編程輸入電流限制：可通過連接感測電阻設(shè)置最大輸入電流，當輸入電源電流超過編程最大值時，充電器會調(diào)整充電電流以適應系統(tǒng)負載需求。

   （三）其他實用特性

5. 可選反向輸入保護：內(nèi)置高壓功率肖特基二極管，為輸入電源提供反向電壓保護。
6. NTC電阻溫度監(jiān)測：通過連接NTC熱敏電阻，可監(jiān)測電池溫度，當溫度超出安全充電范圍時，停止充電并發(fā)出故障信號。
7. 高精度浮充電壓：浮充電壓精度可達0.5%，確保電池充電的安全性和穩(wěn)定性。
8. 壞電池檢測與自動復位：能及時檢測出壞電池，并在故障排除后自動重啟充電。
9. 小巧輕薄的封裝：采用9mm × 15mm × 4.32mm的表面貼裝LGA封裝，適合自動化組裝，且符合RoHS標準。

三、電氣特性分析

（一）輸入電壓相關(guān)參數(shù)

1. 工作電壓：最大可達32V。
2. 啟動電壓：LTM8061 - 4.1/LTM8061 - 4.2為7.5V，LTM8061 - 8.2/LTM8061 - 8.4為11.5V。
3. 過壓鎖定（OVLO）閾值：上升時為32 - 40V，具有1V的滯后電壓。
4. 欠壓鎖定（UVLO）閾值：LTM8061 - 4.1/LTM8061 - 4.2為4.6V，LTM8061 - 8.2/LTM8061 - 8.4上升時為8.7V。

   （二）浮充電壓與充電電流

   不同型號的浮充電壓有所不同，如LTM8061 - 4.1為4.1V（±0.02V），LTM8061 - 4.2為4.2V（±0.04V）等。最大電池充電電流可達2A，但會受熱折返影響。

   （三）其他參數(shù)

   還包括輸入電源電流、BIAS引腳最小電壓、NTC相關(guān)參數(shù)、RUN引腳閾值電壓等，這些參數(shù)共同保證了充電器的穩(wěn)定運行。

四、引腳功能詳解

（一）GND

電源和信號接地端，為整個電路提供穩(wěn)定的參考電位。

（二）BAT

電池充電電流輸出總線，充電器在此引腳實現(xiàn)最終浮充電壓。當該引腳電壓低于浮充電壓2.5%時，自動重啟充電周期。充電結(jié)束后，該引腳輸入偏置電流減小，以減少電池放電。

（三）VINA

輸入反向保護肖特基二極管的陽極，若需要輸入電壓保護，可在此連接輸入電源。

（四）VINC/CLP

連接輸入反向保護二極管的陰極，可通過連接感測電阻監(jiān)測系統(tǒng)電流水平。當VINC/CLP - VIN = 50mV時，可實現(xiàn)最大系統(tǒng)負載。

（五）VIN

充電器輸入電源端，需在此連接輸入電容。若不需要輸入電源整流，可直接在此連接輸入電源。

（六）BIAS

連接內(nèi)部電源總線，需連接大于2.5V且小于10V的電源。多數(shù)情況下，可將其連接到BAT引腳。

（七）CHRG

開集電極充電器狀態(tài)輸出引腳，通常通過電阻上拉到參考電壓。充電時該引腳拉低，充電結(jié)束后變?yōu)楦咦杩?。若使用?nèi)部定時器終止充電，在充電電流降至C/10速率前，該引腳保持低電平。

（八）NTC

電池溫度監(jiān)測引腳，通過連接10kΩ、β = 3380的NTC熱敏電阻到地來啟用溫度監(jiān)測功能。當引腳電壓高于1.36V（T < 0°C）或低于0.29V（T > 40°C）時，停止充電并拉低CHRG和FAULT引腳。

（九）RNG/SS

充電電流編程/軟啟動引腳，可通過連接電阻到地來編程最大充電電流，也可連接電容實現(xiàn)軟啟動功能。

（十）FAULT

開集電極故障狀態(tài)輸出引腳，通常通過電阻上拉到參考電壓。當出現(xiàn)溫度故障或壞電池故障時，該引腳拉低。

（十一）TMR

充電周期結(jié)束定時器編程引腳，若需要基于時間的充電終止方案，可連接電容到地來設(shè)置充電周期時間。

（十二）RUN

精密閾值使能引腳，閾值為1.20V（上升），具有120mV的輸入滯后。當引腳電壓低于0.4V時，μModule進入低電流關(guān)機模式。

五、應用信息與設(shè)計要點

（一）輸入電源與電容選擇

LTM8061直接從VIN引腳獲取偏置電源，為減少VIN引腳的電壓毛刺，建議使用高質(zhì)量、低ESR的去耦電容，通常4.7μF電容適用于大多數(shù)充電器應用。

（二）反向保護二極管

內(nèi)置的高壓功率肖特基二極管為輸入電源提供反向電壓保護，其陽極連接VINA，陰極連接VINC/CLP。

（三）BIAS引腳連接

BIAS引腳為內(nèi)部功率開關(guān)級和其他內(nèi)部電路提供驅(qū)動電源，需連接2.9 - 10V的電源。在為雙節(jié)電池充電且輸入電壓較高時，可將其連接到3.3V電源以降低功耗。

（四）BAT去耦電容

多數(shù)情況下，LTM8061的內(nèi)部BAT電容足以保證正常工作，但在某些情況下，如充電器與電池距離較遠、電池ESR異?；驘o電池時，可能需要添加電容或調(diào)整輸出阻抗。推薦了多種不同類型和規(guī)格的BAT電容，如Sanyo的16TQC22M、AVX的TPSD226M025R0100等。

（五）輸入電流限制

通過連接感測電阻（RCLP）可設(shè)置最大輸入電流，當感測電阻兩端電壓為50mV時，充電器開始限制充電電流。

（六）動態(tài)充電電流調(diào)整

可通過RNG/SS引腳動態(tài)降低最大充電電流，通過連接電阻到地或施加有源電壓（需能吸收電流）來控制充電電流。

（七）軟啟動功能

RNG/SS引腳還支持軟啟動功能，通過連接電容到地可實現(xiàn)充電電流從0線性增加到編程值。

（八）狀態(tài)引腳

CHRG和FAULT引腳用于報告充電器狀態(tài)，通過不同的電平組合可表示充電、待機、故障等不同狀態(tài)。

（九）充電終止方式

1. C/10終止：當充電電流降至編程充電電流的十分之一（約200mA）時，充電周期終止。
2. 定時器終止：通過連接電容到TMR引腳設(shè)置充電周期時間，當時間到達時，充電周期終止。

   （十）預充電與壞電池檢測

   當BAT引腳電壓低于預充電閾值時，充電器進入預充電模式，充電電流限制在約300mA。使用定時器終止方案時，若電池在預充電模式下超過八分之一的定時器周期仍未達到預充電閾值，將觸發(fā)壞電池故障。

   （十一）電池溫度故障

   通過NTC熱敏電阻監(jiān)測電池溫度，當溫度超出0 - 40°C范圍時，觸發(fā)NTC故障，停止充電并拉低CHRG和FAULT引腳。

   （十二）熱折返保護

   當內(nèi)部溫度接近125°C時，熱折返保護功能會降低充電電流，以避免過熱。

   （十三）PCB布局

   為減少EMI并確保正常運行，PCB布局需注意以下幾點：

3. 將CIN電容盡可能靠近LTM8061的VIN和GND連接。
4. 若使用CBAT電容，將其盡可能靠近LTM8061的BAT和GND連接。
5. 使CIN和CBAT電容的接地電流直接相鄰或位于LTM8061下方。
6. 將所有GND連接到頂層盡可能大的銅箔或平面區(qū)域，避免外部組件與LTM8061之間的接地連接中斷。
7. 使用過孔將GND銅箔區(qū)域連接到電路板的內(nèi)部接地平面，合理分布熱過孔以提供良好的接地連接和熱路徑。

   （十四）熱插拔安全

   使用陶瓷電容作為輸入旁路電容時，熱插拔可能導致電壓過沖，可通過串聯(lián)小電阻或添加電解大容量電容來解決。

   （十五）熱考慮

   需注意LTM8061的內(nèi)部溫度不能超過125°C，可參考典型性能特性中的溫度上升曲線和引腳配置圖中的熱阻參數(shù)來估算內(nèi)部溫度。同時，要注意在高溫環(huán)境下內(nèi)部肖特基二極管的漏電流會增加。

六、典型應用示例

LTM8061適用于多種應用場景，如工業(yè)手持儀器、12V - 24V汽車和重型設(shè)備、專業(yè)視頻/相機充電器等。文檔中給出了單節(jié)2A鋰離子電池充電器（C/10終止、3小時定時器終止）和雙節(jié)1A、2A鋰離子電池充電器（C/10終止）等典型應用電路。

七、總結(jié)

LTM8061以其豐富的功能、出色的性能和小巧的封裝，為鋰離子電池充電提供了一個可靠的解決方案。在設(shè)計過程中，工程師們需要根據(jù)具體應用需求，合理選擇充電參數(shù)、引腳連接和外部組件，同時注意PCB布局和熱管理等方面的問題，以確保充電器的穩(wěn)定運行和電池的安全充電。大家在實際應用中是否遇到過類似充電器的設(shè)計難題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。