4A高效化学电池充电器控制LTC4008

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:LTC4008是一种同步电流模式PWM降压转换开关电池充电控制器。该控制器的充电电流可编程,输出电流不小于4A,效率达96%,输出电压范围为3V~28V,适合于对多化学电池充电器的控制。文中介绍了LTC4008的功能特点给出了它的应用电路。 关键词:频率合成器;分频器;电荷泵;LTC4008 1 概述 LTC4008是美国凌特公司生产的一种恒流/恒压多化学电池充电器控制器可用于笔记本电脑、便携式仪器和设备以及电池备份(buckup)等系统的电池充电。 LTC4008是一种同步电流型PWM降压电池充电控制器。其充电电流可利用编程电阻与传感电阻来编程,浮充电压则可用外部电阻分压器和内部1.19V的参考电压来设定。LTC4008含有一个热敏电阻传感器,因此,当温度超限时,该充电器会暂停充电,而当电池温度回复到安全限制之内时,再恢复充电。LTC4008的主要特点如下: ●采用20引脚塑料SSOP封装; ●转换效率高达96%; ●输出电流超过4A; ●输入电压范围为6~28V; ●具有3~28V的宽输出电压范围以及%26;#177;0.8%的电压精度; ●具有0.5V的输入/输出压差与98%的最大占空比; ●可用外部NTC热敏电阻检测电池温度,以保证在合适的温度下充电; ●可编程充电电流精度为%26;#177;4%; ●带有充电、C/10电流检测,并可自动监测AC适配器; ●具有输入电流限制和故障保护功能; ●有输出状态指示及充电电流监视输出功能。 图1 2 电路结构及引脚功能 2.1 内部结构 LTC4008的内部结构及外部元件连接如图1所示。可以看出,该芯片内含振荡器、PWM看门狗定时器、输入开关MOSFET电路、电压反馈误差放大器EA、输入电流限制放大器CL1、电流放大器CA1/CA2、电流比较器ICMP/IREV、热敏电阻感测输入电路、控制单元及MOSFET栅极驱动器等电路。 2.2 引脚功能 LTC4008的引脚排列如图2所示,各引脚的功能如下: DCIN(脚1):外部DC电源输入(6~28V),应使用0.1μF以上的电容旁路。 ICL(脚2):输入电流限制指示。 ACP/SHDN(脚3):该脚为高电平时,用于指示AC适配器电压。该脚被拉低时,充电器关闭。 RT(脚4):定时电阻连接端。 FAULT(脚5):过热保护端,低电平有效。若该功能被使能,应在该脚连接上拉电阻。 GND(脚6):接地端。 VFB(脚7):电压反馈误差放大器(EA)输入端。 NTC(脚8):连接热敏电阻网络。当热敏电阻指示的温度超限时,充电器和定时器中止。此时FAULT被拉至低电平。 ITH(脚9):电流模式PWM内部环路控制信号,该脚电压(0~3V)较高时,充电电流也较大。在该脚与GND之间连接一RC(R=6kΩ,C≥0.1μF)串联网络可对电路提供环路补偿。 PROG(脚10):充电电流编程/监视输入/输出。在该脚与地之间接一外部电阻,可和电流传感电阻一起对峰值充电电流进行编程。该脚电压可线性指示充电电流。但该脚上的最大编程电阻RPROG不能超过100kΩ,因为大于100kΩ时,充电器将关闭。该脚与地之间的外部电容用作高频滤波。 CSP(脚11):电流放大器CA1输入,电流检测电阻两端的电压从该脚和BAT(12)脚输入内部CA1放大器,可为峰值和平均电流模式操作提供需要的瞬时电流信号。 BAT(脚12):该脚同时可作为电池感测输入和电流检测输入。 BATMON(脚13):用于电池充电电压指示。当未检测到AC适配器时,器件内部开关断开。该脚到VFB脚的外部电阻分压器可用于设定充电器的浮充电压。 FLAG(脚14):充电电流指示输出,当充电电流减小到最大编程电流的10%时,该脚输出低电平。 CLP(脚16),CLN(脚15):限流放大器CL1正、负输入端,门限为100mV。为滤除开关噪声,这两脚间应接一个RC滤波器。 TGATE(脚17):用于驱动充电器高端MOSFET。 PGND(脚18):BGATE驱动器功率地。 BGTAE(脚19):用于驱动充电器低端MOSFET。 INFET(脚20):用于驱动外部输入P沟道MOS-FET的栅极。 3 应用设计 3.1 充电电流的设定 表1给出了不同充电电流时电流感测电阻RSENST和IC的脚10外部电流编程电阻RPROG(见图2)的推荐值。实际上,可在RPROG与地之间连接一只MOSFET,并在其栅极施加PWM驱动电压(幅值为5V,频率为几千赫兹)以对充电电流进行编程。 表1 不充电电电流IMAX下的RSENSE和RPROG IMAX(A) RSENSE(Ω%26;#177;1%) RPROG(kΩ%26;#177;1%) 1 0.100 26.7 2 0.050 26.7 3 0.033 26.7 4 0.025 26.7 3.2 充电电压的设定 IC脚13与脚7(FB)外部的R8和R9所组成的电阻分压器可用于设定充电器的浮充(float)电压: VFLOAT=VREF(1+R8/R9) 但应注意:R8与R9之和一般不小于100kΩ。每个电阻的偏差应在0.25%之内。 图3 3.3 电感器L1的选择 虽然较高的工作频率允许使用较小的电感器(L1)和输出电容(C3),但频率过高会因MOSFET的栅极电荷损耗而导致效率降低。此外,电感纹波电流ΔIL一般随频率升高而减小,并随输入电压(VIN)增加而增大。因此,在频率和输入电压一定时,电感值大一些有利于减小纹波电流。通常选择ΔIL=0.4IMAX作为设计的出发点。ΔIL最大往往发生在最大输入电压VIN(MAX)上。表2给出了不同最大平均充电电流和输入电压(VIN)时的推荐电感值。 表2 推荐电感值 最大平均电流(A) 输入电压VIN(V) 最小电感器值(μH)%26;#177;20% 1 ≤ 40 1 > 56 2 ≤ 20 2 > 30 3 ≤ 15 3 > 20 4 ≤ 10 4 > 15 3.4 4A/12.3V锂离子电池充电电路 以LTC4008为控制器的4A/12.3V 锂离子电池充电器电路如图3所示。当DC输入电压高于脚CLP(16)上的电压时,充电器使能。IC脚DCIN(1)内部电路在ACP/SHDN(3)脚上提供AC适配器存在的逻辑指示,并控制充电时输入开关Q3的栅极电压以使Q3保持低正向压降,同时阻止反向电流通过Q3。随着电池充电接近终止电压,充电电流开始减小。当电流降至满度充电电流的10%时,IC中的C/10比较器通过锁定FLAG脚输出低电平以指示这种状态。当输入电压不出现时,充电器进入睡眠模式,此时仅消耗15μA的电池电流。当ACP/SHDN脚为低电平,充电器截止。而当充电电流由于输入电流的限制而使功能减小时,IC的脚ICL(2)将被拉低以指示该状态。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200703/12547.html
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