【導(dǎo)讀】線性電池充電器通常比一般的開關(guān)型充電器更細(xì)小.簡單和便宜，但是它有一個主要缺點(diǎn)：當(dāng)輸入電壓高和電池電壓低(已放電的電池)時會出現(xiàn)過高的功率耗散。在典型情況下，這些狀態(tài)是暫時性(因?yàn)殡姵仉妷弘S著充電而增加)，但是在確定充電電流和IC溫度的最大允許值時，必須考慮到這種最壞情況。
線性電池充電器通常比一般的開關(guān)型充電器更細(xì)小.簡單和便宜，但是它有一個主要缺點(diǎn)：當(dāng)輸入電壓高和電池電壓低(已放電的電池)時會出現(xiàn)過高的功率耗散。在典型情況下，這些狀態(tài)是暫時性(因?yàn)殡姵仉妷弘S著充電而增加)，但是在確定充電電流和IC溫度的最大允許值時，必須考慮到這種最壞情況。
一種解決過熱問題的簡單方法是降低充電過程中整個恒流部分的充電電流。這種方法的問題是相應(yīng)增加了充電時間。另一較好的選擇是采用LTC1733鋰離子單節(jié)電池線性充電器，它克服了任何過熱問題，也可維持快速充電時間。IC內(nèi)部的獨(dú)特?zé)岱答伃h(huán)允許在正常條件下全電流快速充電，并且在最壞情況下不會過熱(包括高環(huán)境溫度、高輸入電壓或低電池電壓狀態(tài))。
熱反饋環(huán)限制IC溫度
熱反饋環(huán)限制了LTC1733的最高結(jié)溫在105°C左右，比最高允許結(jié)溫125°C低得多。當(dāng)結(jié)溫接近105°C時，芯片內(nèi)的溫度傳感器開始平穩(wěn)地降低充電電流至一個限制最高結(jié)溫至105°C的水平(見圖1)。與簡單地在160°C關(guān)斷而作出自我保護(hù)的IC不同，LTC1733可長期地工作在這種溫度控制方式下。具有160°C熱關(guān)機(jī)溫度的器件會開始在熱限值內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷，或者不能正確地作為充電器運(yùn)行。熱關(guān)機(jī)不是運(yùn)行的可取方式，比較好的還是在過熱時保護(hù)IC不會失效。
圖1：高環(huán)境溫度情況下的LTC1733鋰離子電池充電周期
具有熱限制運(yùn)行的充電周期
圖1示出最壞溫度情況下的典型鋰離子單節(jié)電池充電周期。曲線顯示電池電壓.充電電流和印制電路板的溫度與時間的關(guān)系。
當(dāng)輸入功率加到連接的電池和在程控電阻接地時，充電周期即開始。深放電的電池在全電流的10%時慢慢充電，直至電池電壓達(dá)到2.48V時充電器再切換到全電流充電。
在充電周期啟動時，充電電流快速增加到1.5A設(shè)置值，引起電池電壓升高到3.2V。在5.3V的輸入電壓下，LTC1733的3.2W功率耗散使結(jié)溫升到大約105°C，2" × 2"PCB的溫度(散熱體)約在1.5分鐘內(nèi)達(dá)到85°C左右。熱反饋環(huán)降低充電電流來限制任何額外的溫度上升。當(dāng)電池電壓增加時，LTC1733溫度開始下降，使得充電電流再次增加到1.5A設(shè)置電流水平。充電繼續(xù)在1.5A恒流下進(jìn)行，直至電池電壓達(dá)到4.2V為止，此時進(jìn)入充電周期的恒壓段。這情況繼續(xù)而充電電流繼續(xù)下降，直至3小時的定時器結(jié)束充電周期為止(圖1示出前90分鐘的情況)。
增強(qiáng)散熱的封裝顯著改善功率耗散
特小外型(1.1毫米)的10引腳MSOP封裝和露出底部金屬焊盤允許IC直接焊接到PCB銅層上，這明顯降低從結(jié)至外殼的熱阻。良好的熱布局使得LTC1733在25°C環(huán)境溫度下用2” × 2"的4層PCB板可連續(xù)耗散高達(dá)2.5W。
良好的熱布局包括封裝下面的PCB銅層直接散布到整個銅面積，以及通過熱通孔傳到內(nèi)部和背部的銅層來構(gòu)成。對于表面貼裝器件，PCB銅層變成一個有效的散熱體。
將整個IC的金屬焊盤焊接到PCB板來保證良好的熱傳導(dǎo)也是非常重要的。測試表明，在大的4.5W起始功率加到封裝時，不良焊接的封裝在幾秒就達(dá)到熱反饋溫度，而好的焊接裝置則要一分鐘以上。
完全獨(dú)立的充電器
LTC1733是單節(jié)鋰離子電池的一個完全恒流、恒壓、功率限制的線性充電器，如圖2所示。IC含有1.5A功率MOSFET、電流檢測電阻、可設(shè)置充電電流、可設(shè)置定時器、可選充電電壓和熱敏電阻輸入以監(jiān)視充電資格的電池溫度。有三種狀態(tài)輸出可驅(qū)動LED顯示‘AC電源好’、‘充電'和‘故障’。還有監(jiān)視充電電流的輸出。輸入電壓的要求是4.5V至6.5V和可用手動關(guān)機(jī)，以及有一個在輸入電壓斷開時的微功率休眠方式。由于采用內(nèi)部MOSFET結(jié)構(gòu)而無需阻塞二極管。
圖2：用于4.1V或4.2V電池的完整1.5A單節(jié)鋰電池充電器(無需外部MOSFET、阻塞二極管或檢測電阻)
結(jié)論
LTC1733是獨(dú)立的鋰離子電池線性充電器IC，它容許充電電流設(shè)置在標(biāo)稱的VIN、VBATTERY和環(huán)境溫度下，而在某些短暫充電條件下不會出現(xiàn)過高溫度。這容許更高的充電電流(達(dá)到更快充電)和保證偶然的最壞情況不會引起系統(tǒng)過熱。
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