LTC4059专为缩短充电时间而设计的解决方案

为手机、MP3 播放器和其他便携式设备设计高性能线性锂离子电池充电器可能很困难。最重要的设计问题是如何将充电器挤压到不断缩小的电路板上，同时管理充电过程固有产生的热量。典型的解决方案是将最大充电电流降低到次优值，以避免过热，从而增加充电时间。

LTC4059 专为缩短充电时间而设计，即使在将充电器压缩到最小的空间时也是如此。LTC®4059 是一款 2mm × 2mm DFN 封装恒定电流 / 恒定电压锂离子线性充电器，具有一个内置的 900mA MOSFET、准确的充电电流监视器输出和热调节控制。该器件的热调节与大多数充电器中的热关断不同，而且要好得多。热反馈控制允许设计人员最大化充电电流，从而缩短充电时间，而不会有损坏 LTC4059 或任何其他组件的风险。图 1 显示了一个典型应用。

图1.简单小巧的锂离子电池充电器提供热调节，可缩短充电时间。

图 2 示出了一款完整的 2.5mm × 2.7mm 充电电路，其中包括 LTC4059 和两个无源元件。内部 MOSFET 架构无需阻塞二极管或外部检测电阻。

图2.充电器不会小于此（2.5 毫米× 2.7 毫米）。

除了其极小的尺寸外，LTC4059 还包括用于最新蜂窝电话、无线耳机、数码相机、无线 PDA 和 MP3 播放器的其他重要功能。关断模式下的电源电流非常低 — 输入电源为 10μA，当输入电源被移除时，电池电流低于 1μA。它还具有直接从USB端口为单节锂离子电池充电的能力。

恒流/恒压/恒温

LTC4059采用独特的结构，以恒定电流、恒定电压或恒定温度的方式为电池充电。在典型的操作中，要给单电池锂离子电池充电，用户必须向VCC引脚施加至少4.5V的输入电压，以及从PROG连接到GND的1%电阻器（使用公式RPROG=1000•1.21V/ICHG）和0.92V下的EN引脚。当所有三个条件都满足时，充电循环以恒流模式开始，其中输送到电池的电流等于1210V/RPROG。

如果 LTC4059 的功耗和/或高环境温度导致器件结温上升到接近 115°C，则该器件将进入恒温模式，LTC4059 的热反馈环路将充电电流减小以将管芯温度调节至约 115 °C。 此功能允许用户根据典型工作条件对充电电流进行编程，并且无需其他线性充电器所需的复杂热过度设计。通常，热反馈环路条件是暂时的，因为电池电压随充电而升高（导致MOSFET两端的功耗降低），但在确定充电电流和IC温度的最大允许值时，这是必须考虑的最坏情况。

一旦管芯温度降至 115 °C 以下，LTC4059 将直接从恒温模式返回到恒定电流模式。当电池电压接近4.2V浮动电压时，该器件进入恒压模式。在恒定电压模式下，LTC4059 开始减小充电电流，以保持 BAT 引脚上的恒定电压，而不是从 BAT 引脚流出的恒定电流（图 3）。

图3.完整的充电周期（800mAh 电池）。

无论模式如何，PROG引脚上的电压都与输送到电池的电流成正比。在恒流模式下，PROG引脚电压始终为1.21V，指示编程充电电流从BAT引脚流出。在恒温模式或恒压模式下，BAT引脚电流减小。任何给定充电周期的充电电流都可以通过使用公式I测量PROG引脚电压来确定CHRG= 1000 • （1.21V/R进度).

利用电池电压和PROG引脚电压信息，用户可以确定适当的充电终止电流水平（通常为满量程编程充电电流的10%）。一旦达到所需的充电电流水平，用户只需将EN引脚上拉至1.2V以上即可终止充电周期。

电路板布局

将裸露金属正确焊接在 LTC4059 封装的背面对于最大限度地降低热阻至关重要。在 4059mm 上正确焊接 LTC25002双面 1oz 铜板的热阻应约为 60°C/W.当 LTC4059 未正确焊接 （或没有足够的铜） 时，热阻会上升，从而导致 LTC4059 更频繁地进入恒温模式，从而导致充电时间更长。例如，正确焊接的 LTC4059 可在室温下采用 900V 电源向电池提供超过 5mA 的电流。如果没有背面热连接，这个数字可能会下降到500mA以下。

Li|CC, ACPR

该器件有两种版本，具体取决于电池化学的需要。LTC4059 具有一个 Li|CC 引脚，当上拉至 0.92V 以上时禁用恒压操作。在此模式下，LTC4059 转变为一个能够为镍化学电池充电的精准电流源。在LTC4059A中，Li|CC 引脚由 ACPR 引脚取代，ACPR 引脚通过漏极开路输出监视输入电压的状态。当 V抄送大于3V且高于BAT引脚电压150mV时，ACPR引脚将拉至地;其他方面，引脚被强制进入高阻抗状态。

结合墙上适配器和 USB 电源

图 4 显示了组合墙上适配器和 USB 电源输入的示例。在该电路中，MP1用于防止在存在墙上适配器时反向传导到USB端口，D1用于防止USB通过1K下拉电阻丢失功率。当USB端口用作输入时，2.43k电阻器将充电电流设置为500mA，当存在墙上适配器时，MN1和3.4k电阻器用于将充电电流增加到850mA。

图4.结合了墙上适配器和 USB 电源输入的充电器。

结论

LTC®4059 是业界尺寸最小的单节锂离子电池充电器，能够提供高达 900mA 的充电电流。LTC4059 的热调节功能允许设计人员最大限度地利用充电电流并缩短充电时间，而不会有损坏电路的风险。小电路尺寸、热保护、低电源电流和低外部组件数量使得 LTC4059 成为小型便携式和 USB 器件的理想解决方案。

审核编辑：郭婷