DC454鋰離子線性電池充電器演示板快速上手
DC454鋰離子線性電池充電器演示板快速上手
一、引言
在電子設(shè)備的設(shè)計中，電池充電器的性能至關(guān)重要。DC454演示板是一款專門為單節(jié)鋰離子電池充電設(shè)計的恒流、恒壓充電器，它采用了LTC1733芯片，具備獨特的熱反饋功能，能在不同環(huán)境下實現(xiàn)安全高效的充電。下面我們就來詳細(xì)了解這款演示板。
文件下載：DC454A.pdf
二、DC454演示板概述
（一）芯片特性
DC454演示板采用的LTC1733芯片，內(nèi)部集成了P溝道功率MOSFET，擁有獨特的熱反饋環(huán)路。在高溫環(huán)境或高功率耗散條件下，它能自動降低輸出電流，既可以在正常條件下提供較大充電電流，又能在異常條件（如高溫、高輸入電壓或低電池電壓）下保證安全充電。該芯片采用10引腳MSOP熱增強封裝，底部有外露金屬焊盤，便于焊接到PCB板上。
（二）其他特性
- 預(yù)設(shè)浮動電壓：提供4.1V和4.2V ±1%（DC364A - A）的預(yù)設(shè)浮動電壓，可通過跳線選擇。
- 充電電流：具備1.24A的恒定電流，也可編程設(shè)置其他高達(dá)1.5A的充電電流。
- 充電終止定時器：3小時充電終止定時器，可通過改變電容設(shè)置其他時間周期。例如，用電池模擬器評估時，可設(shè)置為30秒左右。
- 手動關(guān)機：支持手動關(guān)機功能。
- 低電池漏電流：輸入電源移除時，電池漏電流小于1μA。
- 電路簡化：無需隔離二極管或電流檢測電阻。
- 涓流充電：針對深度放電電池提供C/10涓流充電。
- 自動充電：當(dāng)電池電壓低于預(yù)設(shè)閾值時自動充電。
- LED指示燈：包括輸入電源OK指示燈（ACPR）、C/10充電指示燈（CHRG）和“溫度范圍外”故障指示燈（FAULT）。
（三）規(guī)格參數(shù)
| 參數(shù) | 詳情 |
|---|---|
| 輸入電壓范圍 (V_{IN}) | 4.7V至7V（上限受PCB板散熱限制） |
| 輸出電壓 (V_{BAT})（恒壓模式） | 4.1或4.2V ±1%（通過跳線選擇） |
| 輸出電流 (I_{BAT})（恒流模式） | 1.24A ± 8% |
| 輸出電流 (I_{BAT})（涓流模式） | 120mA ± 20% |
| C/10 CHRG LED閾值水平 | 125mA ± 25% |
| 熱反饋模式下電路板溫度 | 80°C至85°C |
| 涓流充電閾值電壓 | 2.457V |
| 輸入電源移除時電池漏電流 | <1μA |
三、快速啟動步驟
（一）推薦使用電池模擬器
為節(jié)省時間，建議使用電池模擬器。若使用實際可充電鋰離子電池，需盡量減小充電器與電池之間的直流電阻，因為這會影響恒壓模式下的充電電流。
（二）所需測試設(shè)備
| 設(shè)備 | 規(guī)格 |
|---|---|
| 輸入電源實驗室電源 | 0至7V，1.5A |
| 測量輸入電壓 (V_{IN}) 的數(shù)字電壓表 | 3? 位 |
| 測量電池電壓 (V_{BAT}) 的數(shù)字電壓表 | 4? 位，分辨率至1mV |
| 測量PROG引腳電壓的數(shù)字電壓表 | 3? 位，分辨率至1mV |
| 測量電流檢測電阻兩端電壓（ (I_{BAT}) ）的數(shù)字電壓表 | 100mV量程 |
| 4.1或4.2V可充電鋰離子電池或電池模擬器 | 電池模擬器包括：0至5V、2.5A帶粗調(diào)和細(xì)調(diào)輸出電壓控制的電源；2Ω、10W功率電阻（電源預(yù)載）；0.1Ω、1%、1W用于測量充電電流的電流檢測電阻；1k、1%、0.5W用于測量電池漏電流的電流檢測電阻 |
（三）設(shè)置步驟
- 設(shè)置跳線JP1選擇電池電壓：4.2V電池，JP1應(yīng)連接中心引腳和頂部引腳；4.1V電池，連接中心引腳和底部引腳。
- 設(shè)置跳線JP2到上位置，啟用電路。
- 將輸入電源設(shè)置為0V，然后連接到演示板的 (V_{IN}) 和GND引腳。
- 將電池模擬器設(shè)置為0V，然后連接到BAT和GND引腳。
- 按設(shè)置圖連接數(shù)字電壓表，測量 (V{IN}) 、VPROG、充電器電壓（ (V{BAT}) ）和充電電流（ (I_{BAT}) ）。
四、評估過程
（一）欠壓鎖定功能
將輸入電源增加到約4.0V（電池模擬器電源設(shè)置為0V），此時充電器輸出電壓和充電電流應(yīng)為0，CHRG和ACPR指示燈應(yīng)熄滅，F(xiàn)AULT指示燈應(yīng)亮起，這是由于欠壓鎖定功能使充電器關(guān)閉。
（二）涓流充電
將輸入電壓增加到5V，保持電池模擬器電源為0V。此時CHRG和ACPR指示燈應(yīng)亮起，F(xiàn)AULT指示燈應(yīng)熄滅，充電器輸出電壓（ (V_{BAT}) ）約為300mV，充電電流約為100mA（充電電流數(shù)字電壓表顯示10mV），這是深度放電電池的涓流充電模式。
（三）恒流充電
從0V開始，緩慢增加電池模擬器電源（ (V_{BAT}) ），觀察數(shù)字電壓表上充電器的輸出電壓。當(dāng)充電器輸出電壓超過約2.4V時，充電器將突然進(jìn)入充電周期的恒流階段，充電電流會突然跳至約1.24A（充電電流數(shù)字電壓表顯示124mV），進(jìn)入恒流模式。
（四）VPROG驗證
當(dāng)1.24A充電電流流入電池模擬器時，測量編程引腳電壓VPROG。該電壓與充電電流成正比，1.5V表示滿編程電流（1.24A）。
（五）恒壓充電
- 繼續(xù)緩慢增加電池模擬器電源，模擬電池接受充電。充電電流應(yīng)保持在編程值1.24A，直到充電器輸出電壓接近預(yù)設(shè)充電電壓約10mV時，充電電流開始下降，這是充電周期恒壓階段的開始。
- 繼續(xù)緩慢增加電池模擬器電源，直到充電電流降至約200mA（充電電流數(shù)字電壓表顯示20mV），讀取充電器輸出電壓，該值即為充電器浮動電壓，根據(jù)SELECT跳線位置，為4.1V ± 40mV或4.2V ± 40mV。
（六）關(guān)機
將SHDN/CHRG跳線JP2移到中心和底部引腳，充電器關(guān)閉，充電電流降至0mA，進(jìn)入關(guān)機模式。將跳線移回原位置可恢復(fù)充電。
（七）C/10充電接近完成
繼續(xù)緩慢增加電池模擬器電源，觀察CHRG指示燈。當(dāng)充電電流降至編程充電電流1.24A的約10%時，指示燈熄滅，這驗證了C/10輸出正常工作。當(dāng)CHRG指示燈熄滅時，電池約充電94%，充電器將繼續(xù)充電3小時（使用0.1μF定時電容）后停止，此時電池100%充電。
（八）再充電
定時器超時后，緩慢降低電池模擬器電源。當(dāng)電壓降至約3.95V（跳線JP1處于4.2V位置）時，1.24A充電電流應(yīng)恢復(fù)，這就是再充電閾值電壓。為便于評估，可將定時器電容（C3）從0.1μF降至270pF，將時間從編程的3小時縮短至約30秒。
（九）睡眠模式
為驗證睡眠模式下的電池漏電流，移除輸入電源電壓或關(guān)閉電源，將0.1Ω電流檢測電阻替換為1kΩ，將電池模擬器電源設(shè)置為約4V。此時充電電流數(shù)字電壓表將以1mV/μA的比例讀取電池漏電流。
（十）熱控制環(huán)路
- 將輸入電壓增加到約6.5V，將電池模擬器電源降低到約2.8V，這會增加功率耗散，使LTC1733結(jié)溫升高。當(dāng)結(jié)溫達(dá)到約105°C時，充電電流會降低以保持結(jié)溫在105°C（印刷電路板溫度約為82°C）。
- 增加電池模擬器電壓或降低輸入電壓，可降低充電器功率耗散，使充電電流恢復(fù)到編程電流1.24A。
五、總結(jié)
DC454演示板為鋰離子電池充電提供了一個高效、安全且功能豐富的解決方案。通過熱反饋環(huán)路和多種充電模式，能適應(yīng)不同的充電需求和環(huán)境條件。電子工程師在設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品時，可以參考這款演示板的設(shè)計思路和參數(shù)，開發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的電池充電系統(tǒng)。你在實際使用中是否遇到過類似充電器的問題呢？又有哪些獨特的解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享。
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