單節(jié)鋰離子充電器DC766快速上手與設(shè)計(jì)解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池充電管理是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天我們要介紹的是演示電路DC766，一款800mA獨(dú)立單節(jié)鋰離子充電器，它采用了LTC4068 - 4.2充電器IC，在充電性能和設(shè)計(jì)上有很多值得關(guān)注的地方。

文件下載：DC766A.pdf

產(chǎn)品概述

演示電路DC766是一款封裝為QFN3x3的單節(jié)鋰離子充電器。由于LTC4068封裝出色的熱性能以及內(nèi)部管芯溫度控制環(huán)路，即使在最壞情況下也能防止PCB過熱，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)950mA的充電速率。用戶可以通過控制跳線啟用充電器，還設(shè)有使能端子，方便將演示板集成到系統(tǒng)中。此外，它還提供了4個(gè)狀態(tài)輸出，PROG端子輸出與充電電流成比例的電流，ACPR端子在有足夠輸入電壓允許電池充電時(shí)被拉低，CHRG端子在每次向輸出提供充電電流時(shí)被拉低，同時(shí)LTC4068的ACPR和CHRG輸出狀態(tài)還通過兩個(gè)LED直觀顯示。

工作原理

充電方案

DC766采用了恒定管芯溫度、恒定電流和恒定電壓的充電方案。當(dāng)充電速率降至編程充電電流的5%以下時(shí)，充電終止。LTC4068 - 4.2的一個(gè)新特性是，通過Iterm引腳的電阻可以在C/2到C/20之間調(diào)整充電終止點(diǎn)。如果電池電壓降至4.1V，將施加頂部充電以確保長期充電維護(hù)。

電池預(yù)處理

對于深度放電的電池，會(huì)先以低C/10的涓流電流進(jìn)行預(yù)處理，直到電池電壓達(dá)到2.9V，然后再施加全充電電流。

溫度控制

如果全充電電流會(huì)導(dǎo)致IC溫度過高，管芯溫度控制環(huán)路會(huì)降低充電電流，以保持合理的PCB溫度。

狀態(tài)指示

通過兩個(gè)LED進(jìn)行狀態(tài)指示，充電LED在充電器為電池充電時(shí)亮起，交流電源LED指示器件已脫離欠壓鎖定狀態(tài)。

充電電流設(shè)置

峰值充電電流為800mA，通過LTC4068的PROG引腳的電阻值來設(shè)置。PROG引腳輸出與充電電流的1/1000成比例的電流，該電流與編程電阻結(jié)合產(chǎn)生電壓，LTC4068的恒流環(huán)路將該與充電電流成比例的電壓調(diào)節(jié)為1.00伏。PROG引腳的電壓也可以作為一個(gè)粗略的電流表，當(dāng)電壓為1.00伏時(shí)，表示100%的充電電流正在施加到電池上；當(dāng)電壓降至0.5伏時(shí)，充電電流也降至全充電電流的50%。Iterm引腳的功能與Prog引腳類似，當(dāng)Iterm引腳的電壓降至100mV時(shí)，充電終止。

快速啟動(dòng)步驟

設(shè)備連接

按照圖1正確連接輸入電源、儀表和輸出負(fù)載。

激活充電器

將電池模擬器電壓設(shè)置為零，緩慢升高輸入電壓。當(dāng)電源電壓超過3.9V時(shí)，充電器應(yīng)激活，充電LED將亮起。注意輸入電壓不要超過6.3V。

涓流充電階段

只要電池電壓低于2.9V的涓流充電閾值，充電電流為所選充電電流的10%，約80mA。

驗(yàn)證熱環(huán)路

將電池電壓增加到約3V，此時(shí)充電電流應(yīng)超過涓流充電電流。通過用烙鐵加熱PCB上的LTC4068來驗(yàn)證其熱環(huán)路是否正常工作，加熱時(shí)充電電流應(yīng)減小，移開烙鐵后充電電流應(yīng)增加，這體現(xiàn)了“恒定管芯溫度”的工作模式。

全充電電流階段

繼續(xù)增加電池電壓，當(dāng)LTC4068兩端的電壓降減小時(shí)，恒定管芯溫度環(huán)路不再起作用，充電電流為編程的800mA。

充電終止

繼續(xù)增加電池電壓，當(dāng)電池電壓接近4.2V的浮動(dòng)電壓時(shí)，充電電流將開始下降。當(dāng)充電電流降至編程電流的5%時(shí)，充電器終止充電，充電電流降至0，充電LED熄滅。

再次充電

緩慢降低電池電壓以模擬電池的長期自放電，當(dāng)電池電壓降至4.10V時(shí)，將啟動(dòng)另一個(gè)充電周期。

關(guān)閉充電器

將使能跳線置于OFF位置，此時(shí)電池電流消耗極低（約1uA），電源電流消耗也較低（約20uA）。

通過以上步驟，電子工程師可以快速上手DC766演示電路，評(píng)估LTC4068 - 4.2的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們還需要根據(jù)具體需求對充電參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，你在設(shè)計(jì)類似充電器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。