探索LTC4065 - 4.4：高效單節(jié)鋰離子電池充電器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池充電器的性能直接影響著設(shè)備的使用體驗(yàn)和安全性。今天，我們就來深入了解一下 Linear Technology 公司推出的 LTC4065 - 4.4 單節(jié)鋰離子電池充電器，看看它有哪些獨(dú)特的特性和優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品概述

LTC4065 - 4.4 是一款完整的恒流/恒壓線性充電器，專為高容量單節(jié)鋰離子電池設(shè)計(jì)，其浮充電壓預(yù)設(shè)為 4.4V，精度高達(dá) 0.6%。它采用了 2mm × 2mm 的 DFN 封裝，外部元件數(shù)量少，非常適合便攜式應(yīng)用。此外，該充電器還能直接從 USB 端口為單節(jié)鋰離子電池充電，滿足了現(xiàn)代設(shè)備對便捷充電的需求。

二、關(guān)鍵特性剖析

2.1 小巧封裝與低功耗

LTC4065 - 4.4 采用 2mm × 2mm 的 6 引腳 DFN 封裝，體積小巧，節(jié)省了 PCB 空間。在關(guān)機(jī)模式下，其電源電流僅為 20μA，電池漏電流小于 1μA，有效降低了功耗，延長了電池的待機(jī)時(shí)間。

2.2 充電電流可編程

充電電流可通過連接到 PROG 引腳的電阻進(jìn)行編程，最大可達(dá) 750mA，精度為 5%。這使得設(shè)計(jì)師可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求靈活調(diào)整充電電流，提高充電效率。計(jì)算公式為 (R{PROG }=1000 cdot frac{1 V}{I{CHG}}) 和 (I{CHG}=frac{1000 V}{R{PROG }})，通過這些公式可以方便地計(jì)算出所需的電阻值。

2.3 C/10 充電電流檢測輸出

CHRG 引腳可指示充電電流是否降至編程值的 10%（C/10），方便用戶了解充電狀態(tài)。當(dāng)充電電流低于該值時(shí)，CHRG 引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，提供了直觀的充電狀態(tài)指示。

2.4 內(nèi)置定時(shí)器終止充電

內(nèi)部定時(shí)器可根據(jù)電池制造商的規(guī)格終止充電，確保電池不會(huì)過度充電，提高了充電的安全性。定時(shí)器的典型時(shí)間為 4.5 小時(shí)，當(dāng)時(shí)間到達(dá)后，充電周期自動(dòng)終止。

2.5 無需外部 MOSFET、檢測電阻和阻塞二極管

內(nèi)部 MOSFET 架構(gòu)使得該充電器無需外部 MOSFET、檢測電阻和阻塞二極管，簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和 PCB 面積。

2.6 熱反饋調(diào)節(jié)

熱反饋功能可在高功率操作或高環(huán)境溫度條件下調(diào)節(jié)充電電流，將芯片溫度限制在約 115°C，防止過熱，保護(hù)充電器和電池。當(dāng)芯片溫度接近 115°C 時(shí)，放大器（TA）會(huì)自動(dòng)降低充電電流，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.7 自動(dòng)再充電功能

當(dāng)電池電壓降至再充電閾值（通常為 4.3V）以下時(shí)，充電器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)新的充電周期，確保電池始終保持充足的電量。

2.8 軟啟動(dòng)限制浪涌電流

軟啟動(dòng)電路可在充電周期開始時(shí)將充電電流從 0 逐漸增加到滿量程電流，時(shí)間約為 180μs，減少了對電源的沖擊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

三、工作模式詳解

3.1 涓流充電模式

當(dāng)電池電壓低于 2.9V 時(shí)，充電器進(jìn)入涓流充電模式，以編程充電電流的十分之一對電池進(jìn)行充電，將電池電壓提升到安全充電水平。如果低電池電壓持續(xù)四分之一的總充電時(shí)間（1.125 小時(shí)），則認(rèn)為電池有故障，CHRG 引腳將以 2Hz 的頻率脈沖輸出，占空比為 75%。

3.2 快速充電恒流模式

當(dāng)電池電壓高于 2.9V 且低于 4.3V 時(shí)，充電器進(jìn)入快速充電恒流模式，以編程的充電電流對電池進(jìn)行快速充電。

3.3 恒壓模式

當(dāng)電池電壓接近最終浮充電壓（4.4V）時(shí)，充電器進(jìn)入恒壓模式，充電電流開始逐漸減小。當(dāng)電流降至滿量程充電電流的 10% 時(shí)，CHRG 引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，指示充電即將完成。

四、應(yīng)用信息

4.1 欠壓充電電流限制（UVCL）

LTC4065 - 4.4 具有欠壓充電電流限制功能，可防止在輸入電源電壓低于電池電壓約 220mV 時(shí)提供全充電電流。這一功能對于由長引線電源供電的系統(tǒng)尤為重要，可避免因電源阻抗導(dǎo)致的充電中斷。

4.2 電流限制墻式適配器供電

使用電流限制墻式適配器作為輸入電源時(shí)，LTC4065 - 4.4 在編程電流高于電源限制時(shí)的功耗顯著降低。例如，在為 800mAh 的鋰離子電池充電時(shí)，使用 5V、600mA 電流限制的電源，充電器的功耗可降低至 180mW 以下，相比非電流限制電源有 82% 的改善。

4.3 USB 和墻式適配器電源

該充電器支持從 USB 端口和墻式適配器充電。通過使用 P 溝道 MOSFET 和肖特基二極管，可以方便地將墻式適配器和 USB 電源輸入組合在一起，實(shí)現(xiàn)靈活的充電方式。

4.4 穩(wěn)定性考慮

LTC4065 - 4.4 包含恒壓和恒流兩個(gè)控制回路。在恒壓模式下，連接低阻抗電池時(shí)無需補(bǔ)償即可保持穩(wěn)定，但過長的引線可能需要在 BAT 到 GND 之間添加至少 1μF 的旁路電容。在恒流模式下，PROG 引腳的電容應(yīng)保持最小，以確保充電器的穩(wěn)定性。

4.5 功率耗散

充電器的功率耗散可通過公式 (P{D}=left(V{C C}-V{B A T}right) cdot I{B A T}) 近似計(jì)算。當(dāng)芯片溫度接近 115°C 時(shí)，充電器會(huì)自動(dòng)降低充電電流以保護(hù)自身。環(huán)境溫度與充電電流的關(guān)系可通過公式 (I{BAT}=frac{115^{circ} C-T{A}}{left(V{C C}-V{BAT}right) cdot theta_{JA}}) 計(jì)算。

4.6 電路板布局考慮

為了在所有條件下提供最大充電電流，LTC4065 - 4.4 封裝背面的暴露金屬焊盤必須焊接到 PCB 接地層。正確焊接到 2500mm2 的雙面 1oz 銅板上時(shí)，熱阻約為 60°C/W。此外，在使用多層陶瓷電容作為 (V_{CC}) 旁路電容時(shí)，需要注意其自諧振和高 Q 特性可能產(chǎn)生的高壓瞬變。

五、相關(guān)產(chǎn)品對比

Linear Technology 還提供了一系列其他的電池充電器和電源管理產(chǎn)品，如 LTC1734、LTC4002 等。這些產(chǎn)品各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的產(chǎn)品。例如，LTC1734 是一款簡單的 ThinSOT 充電器，無需阻塞二極管和檢測電阻；LTC4002 是一款開關(guān)模式鋰離子電池充電器，適用于輸入電壓范圍較寬的應(yīng)用。

六、總結(jié)

LTC4065 - 4.4 以其小巧的封裝、豐富的功能和出色的性能，成為單節(jié)鋰離子電池充電應(yīng)用的理想選擇。無論是便攜式電子產(chǎn)品還是其他需要高效充電的設(shè)備，LTC4065 - 4.4 都能提供可靠的充電解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇充電電流、考慮穩(wěn)定性和功率耗散等因素，以充分發(fā)揮該充電器的優(yōu)勢。你在使用類似充電器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。