二、工作原理深度剖析

充電電流編程

最大充電電流由充電電流檢測(cè)電阻（$R{SENSE}$）、匹配輸入電阻（$R{IN}$）和編程電阻（$R{PROG}$）共同編程。充電電流公式為： [I{CHRG }=frac{R{IN }}{R{SENSE }} cdotleft(frac{1.2085 V}{R_{PROG }}-11.67 mu Aright)]

電池電壓編程

電池電壓通過(guò)FBDIV和GND之間的外部電阻分壓器進(jìn)行編程，公式為： [V_{B A T}=frac{1.2085 V cdot(R 1+R 2)}{R 2}, R 2=R 2 A+R 2 B]

充電過(guò)程

1. 關(guān)機(jī)狀態(tài)：當(dāng)DCIN大于5.1V且超過(guò)CLP 60mV，同時(shí)SHDN驅(qū)動(dòng)高于1.4V時(shí)，充電器退出關(guān)機(jī)狀態(tài)。關(guān)機(jī)時(shí)，電池電流消耗降至最低，增加待機(jī)時(shí)間。
2. 交流檢測(cè)：當(dāng)DCIN超過(guò)BAT至少500mV時(shí)，檢測(cè)到交流電源，此時(shí)開始充電。
3. 輸入功率路徑控制：輸入PFET控制器監(jiān)控DCIN，當(dāng)輸入電壓高于CLP時(shí)啟用充電器，并控制外部輸入功率PFET，保持低正向壓降，防止反向電流流動(dòng)。
4. 軟啟動(dòng)：退出關(guān)機(jī)狀態(tài)后，充電器啟用，ITH引腳釋放。當(dāng)DCIN超過(guò)BAT 500mV且ITH超過(guò)閾值時(shí)，開始開關(guān)操作。軟啟動(dòng)延遲由ITH引腳的補(bǔ)償值控制，可通過(guò)增加ITH濾波電容實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的軟啟動(dòng)時(shí)間。
5. 批量充電：軟啟動(dòng)完成后，LTC4012 - 3開始提供由外部組件編程的電流。對(duì)于深度放電的電池，可能需要小電流預(yù)處理，之后可切換到更高的批量充電電流。
6. 充電結(jié)束：當(dāng)電池接近編程輸出電壓時(shí)，充電電流開始減小。CHRG輸出可指示電流降至編程滿量程值的10%。
7. 充電電流監(jiān)控：PROG引腳電壓與充電電流成正比，可用于監(jiān)控充電電流。

PWM控制器

LTC4012 - 3采用同步降壓架構(gòu)，標(biāo)稱工作頻率為550kHz，使用小濾波組件。PWM控制器通過(guò)電流放大器測(cè)量$R_{SENSE}$上的電壓，將瞬時(shí)電流轉(zhuǎn)換為PROG引腳電壓，誤差放大器根據(jù)電池電壓反饋和適配器輸入電流限制電路進(jìn)行控制。

保護(hù)功能

1. 過(guò)壓保護(hù)：檢測(cè)到電池過(guò)壓時(shí)，關(guān)閉外部MOSFET，直到過(guò)壓條件消除，然后開始新的軟啟動(dòng)序列。
2. 反向充電電流保護(hù)：監(jiān)測(cè)PROG引腳的反向平均電流指示，檢測(cè)到升壓操作時(shí)，關(guān)閉外部MOSFET，直到反向電流條件消除。

三、應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

編程參數(shù)

1. 充電電流編程：根據(jù)公式選擇合適的$R{SENSE}$和$R{PROG}$，可通過(guò)改變PROG引腳電阻實(shí)現(xiàn)多級(jí)充電電流控制，也可使用脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)連續(xù)充電電流控制。
2. 輸出電壓編程：通過(guò)外部電阻分壓器編程充電器輸出電壓，選擇合適的電阻值可實(shí)現(xiàn)高精度電壓控制。
3. 輸入電流限制編程：根據(jù)適配器額定電流設(shè)置輸入電流限制，可使用低通濾波器消除開關(guān)噪聲。

組件選擇

1. 輸入和輸出電容：輸入電容需吸收PWM紋波電流，選擇具有足夠紋波電流額定值的電容。輸出電容也需吸收PWM輸出紋波電流，可選擇高容量陶瓷電容、OS - CON或POSCAP電容。使用鉭電容時(shí)需注意高浪涌電流問(wèn)題。
2. 電感選擇：電感值影響紋波電流大小，需根據(jù)充電電流和電壓選擇合適的電感值，同時(shí)滿足最大瞬時(shí)峰值電感電流限制。
3. FET選擇：選擇邏輯級(jí)FET，考慮通道電阻、總柵極電荷、反向傳輸電容等參數(shù)，根據(jù)不同的$V_{CLP}$和占空比選擇合適的FET。
4. 二極管選擇：可在底部FET和/或頂部FET并聯(lián)肖特基二極管，防止MOSFET體二極管正向偏置，提高效率。

電路設(shè)計(jì)

1. TGATE BOOST電源：使用外部組件開發(fā)TGATE FET驅(qū)動(dòng)器的自舉BOOST電源，選擇合適的電容和二極管。
2. 環(huán)路補(bǔ)償和軟啟動(dòng)：通過(guò)ITH引腳和GND之間的組件進(jìn)行PWM控制環(huán)路補(bǔ)償，ITH引腳的補(bǔ)償電容可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。
3. $INTV DD$調(diào)節(jié)器輸出：使用低ESR陶瓷電容旁路$INTV DD$調(diào)節(jié)器輸出，避免從該調(diào)節(jié)器吸取超過(guò)30mA的電流。
4. IC功耗計(jì)算：確保在所有工作條件下不超過(guò)最大額定結(jié)溫，根據(jù)公式計(jì)算IC功率耗散。
5. PCB布局：合理布局組件，遵循特定的PCB設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)，防止磁場(chǎng)和電場(chǎng)輻射以及高頻諧振問(wèn)題。

四、典型應(yīng)用案例

文檔中給出了一個(gè)12.6V 4A充電器的典型應(yīng)用電路，展示了LTC4012 - 3在實(shí)際應(yīng)用中的具體連接方式和組件選擇。

五、相關(guān)產(chǎn)品推薦

Linear Technology還提供了一系列相關(guān)的電池充電器和電源管理產(chǎn)品，如LTC4006、LTC4007等，可根據(jù)不同需求進(jìn)行選擇。

LTC4012 - 3以其高效、高精度和多功能的特點(diǎn)，為電池充電應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇組件和優(yōu)化電路布局是確保充電器性能的關(guān)鍵。希望本文能為電子工程師在使用LTC4012 - 3進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供有益的參考。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。