LTC1732-4/LTC1732-4.2：高效锂离电池充电控制器的卓越之选

在电子设备的设计中，电池充电管理是至关重要的一环，尤其是对于锂电池这种广泛应用的电源。LTC1732-4/LTC1732-4.2作为Linear Technology公司推出的一款锂离电池线性充电控制器，凭借其诸多优秀特性，成为电子工程师在设计充电电路时的理想选择。

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产品特性

高精度充电控制

LTC1732-4/LTC1732-4.2具备预设充电电压，精度高达1%，能为单节锂离子电池提供精准的充电控制，确保电池充电的安全性和稳定性。同时，充电电流可通过外部电阻进行编程，最大精度可达7%，满足不同电池的充电需求。

智能充电功能

该控制器拥有C/10充电电流检测输出，能准确判断电池的充电状态。可编程的充电终止定时器，可根据实际需求设置充电时间，避免过充现象的发生。此外，当输入电源移除时，它会自动进入睡眠模式，电池漏电流仅为7µA，有效延长电池的待机时间。对于低电压电池，还能自动进行涓流充电，确保电池能够安全地恢复电量。

灵活的电压选择

通过SEL引脚，用户可以选择对4.1V或4.2V的电池进行充电，增强了产品的通用性。LTC1732-4可通过设置SEL引脚来适配不同电压的电池，而LTC1732-4.2则默认适用于4.2V电池。

输入电源检测

输入电源（墙式适配器）检测输出功能，能实时监测输入电源的状态，当输入电压大于欠压锁定阈值时，ACPR引脚会被拉低，可用于驱动外部LED，方便用户了解充电状态。

工作原理

充电电流编程

充电电流由PROG引脚到地的编程电阻（RPROG）和VCC与SENSE引脚之间的检测电阻（RSENSE）共同决定。RPROG通过内部800Ω电阻设置一个编程电流，在电流放大器（CA）的输入端产生一个电压降，电流放大器通过控制外部P沟道MOSFET的栅极，使RSENSE上产生相同的电压降，从而设定充电电流。

充电模式切换

当VCC引脚的电位高于欠压锁定（UVLO）电平，且PROG引脚连接到地时，充电开始。如果电池电压低于2.457V，充电器进入涓流充电模式，充电电流为满量程电流的10%。当电池电压上升到2.457V以上时，充电器进入快速充电的恒流模式。当电池接近最终浮充电压时，充电电流开始减小，当电流降至满量程充电电流的10%时，CHRG引脚会发出充电结束（C/10）的信号。

定时器控制

TIMER引脚连接的外部电容可设置总充电时间。当定时器超时后，充电周期终止，CHRG引脚进入高阻抗状态。将TIMER引脚连接到VCC可禁用定时器，使充电器进入仅恒流模式；将TIMER引脚接地则可禁用内部定时器和C/10功能。

引脚功能

BAT（引脚1）

电池检测输入引脚，需要连接一个10µF或更大的旁路电容，以保持环路稳定。内部精密电阻分压器可设置最终浮充电位，在睡眠模式下，电阻分压器会断开，以减少电池的电流消耗。

SEL（引脚2）

4.1V/4.2V电池选择输入引脚。将该引脚接地，输出浮充电压将设置为每节4.1V；连接到VCC则设置为每节4.2V。对于LTC1732-4.2，SEL引脚必须连接到VCC。

CHRG（引脚3）

开漏充电状态输出引脚。充电时，CHRG引脚被内部N沟道MOSFET拉低；当充电电流降至满量程电流的10%超过15ms时，N沟道MOSFET关闭，一个35µA的电流源连接到地；当定时器超时或输入电源移除时，电流源断开，CHRG引脚进入高阻抗状态。

TIMER（引脚4）

定时器电容和恒压模式禁用输入引脚。通过连接一个电容到地来设置定时器周期，定时器周期为tTIMER（小时）=(CTIMER • 3小时)/(0.1µF)。将TIMER引脚连接到VCC可禁用定时器和恒压模式，使芯片仅工作在恒流模式；将TIMER引脚接地可禁用内部定时器和C/10功能。

GND（引脚5）

接地引脚。

PROG（引脚6）

充电电流编程和关机输入引脚。通过连接一个电阻RPROG到地来编程充电电流，充电电流为IBAT =(VPROG • 800Ω)/(RPROG • RSENSE)。将PROG引脚浮空，内部2.5µA电流源会将引脚拉到2.457V以上的关机阈值电压，从而使IC进入关机状态。

DRV（引脚7）

P沟道MOSFET或PNP晶体管的驱动输出引脚。如果使用PNP晶体管，应选择高β值的晶体管，以减少基极电流导致的充电电流误差。

VCC（引脚8）

正输入电源电压引脚。当VBAT与VCC的差值在54mV以内时，LTC1732会进入睡眠模式，ICC降至7uA。VCC的范围为4.5V至12V，需要用一个1µF的电容进行旁路。

SENSE（引脚9）

电流检测输入引脚。需要在VCC和SENSE引脚之间连接一个检测电阻RSENSE，其阻值可通过公式RSENSE =(VPROG • 800Ω)/(RPROG • IBAT)计算得出。

ACPR（引脚10）

墙式适配器存在输出引脚。当输入电压（墙式适配器）大于欠压锁定阈值时，该引脚被内部N沟道MOSFET拉低，可驱动外部LED。

应用信息

充电器状态判断

当VCC引脚电压小于4.1V、压差（VCC - VBAT）小于54mV或编程电阻浮空时，充电器关闭。此时DRV引脚被拉到VCC，MOSFET关闭，内部电阻分压器断开，以减少电池的电流消耗。

欠压锁定（UVLO）

内部欠压锁定电路会监测输入电压，当VCC低于4.1V时，充电器保持关机状态。为防止在VCC = 4.1V附近产生振荡，UVLO电路具有200mV的迟滞。

涓流充电和电池故障检测

充电开始时，如果电池电压低于2.457V，充电器进入涓流模式，充电电流降至满量程电流的10%。如果低电池电压持续总充电时间的四分之一，电池将被视为有故障，充电终止，CHRG引脚输出进入高阻抗状态。

关机操作

将PROG引脚浮空，内部2.5µA电流源会将引脚拉到2.457V以上的关机阈值电压，使LTC1732进入关机状态。此时DRV引脚被拉到VCC，外部P沟道MOSFET关闭，内部定时器复位。

充电电流编程

电池充电电流的计算公式为IBAT =(2.457V / RPROG) • (800Ω / RSENSE)。为了在温度和时间上获得最佳稳定性，建议使用1%精度的电阻。

定时器编程

可编程定时器用于终止充电周期，其长度由TIMER引脚的外部电容决定，总充电时间为Time =(3小时)(CTIMER / 0.1µF)。定时器在输入电压大于4.1V且编程电阻连接到地时开始计时。将TIMER引脚连接到VCC可禁用定时器，使充电器进入恒流模式；将TIMER引脚接地可仅禁用定时器功能。

电池检测和再充电

对于LTC1732-4，在定时器到期前更换电池，如果新电池的电压小于3.8V，定时器将复位，开始新的充电周期；如果新电池电压大于3.8V，定时器不会复位，充电将继续剩余的时间。在定时器到期后更换电池，无论电池电压如何，只要前一个电池在定时器到期前电压超过3.9V，就会开始新的充电周期。当电池完全充电（VBAT > 3.9V）且仍连接到充电器时，如果电池电压因负载或自放电降至3.8V以下，将开始新的充电周期。

对于LTC1732-4.2，原理与LTC1732-4类似，只是电压阈值分别为4.05V和4.1V。

CHRG状态输出引脚

充电开始时，CHRG引脚被内部N沟道MOSFET拉低，可驱动LED。当电池电流降至满量程电流的10%（C/10）时，N沟道MOSFET关闭，一个35µA的电流源连接到地。为防止瞬态电流导致的误触发，包含15ms的时间延迟。涓流充电模式下，充电结束比较器禁用。定时器到期后，充电周期结束，引脚进入高阻抗状态。通过使用两个不同阻值的上拉电阻，微处理器可以检测该引脚的三种状态（充电、C/10和停止充电）。

ACPR输出引脚

当输入电源（墙式适配器）高于4.1V且比BAT引脚电压高54mV时，ACPR引脚被N沟道MOSFET拉低，可驱动LED；否则，该引脚处于高阻抗状态。

充电结束（C/10）输出

LTC1732包含一个比较器，用于监测充电电流，检测充电结束状态。该比较器不终止充电周期，但提供一个输出信号，指示电池接近充满状态。定时器用于终止充电周期。当电池电流降至满量程的10%以下时，比较器触发，关闭CHRG引脚的N沟道MOSFET，并连接一个35µA的电流源到地。为防止瞬态电流导致的误触发，包含15ms的时间延迟。涓流充电模式下，充电结束比较器禁用。

输出电压选择

BAT引脚的浮充电压可通过SEL引脚进行选择。将SEL引脚接地，浮充电压设置为4.1V；连接到VCC则设置为4.2V。这一特性使充电器可用于不同类型的锂离子电池。

栅极驱动

通常，LTC1732控制一个外部P沟道MOSFET为电池提供电流，也可使用外部PNP晶体管作为传输晶体管。由于电流放大器（CA）的跨导较低，需要使用高增益的达林顿PNP晶体管，以避免过大的充电电流误差。

仅恒流模式

将TIMER引脚连接到VCC，LTC1732可作为可编程电流源使用，特别适用于充电NiMH或NiCd电池。在仅恒流模式下，定时器和电压放大器均被禁用，需要使用外部终止方法，通过浮空PROG引脚来正确终止充电。

稳定性

当使用P沟道MOSFET作为传输晶体管且电池存在时，充电器无需任何补偿即可稳定工作。当电池断开时，建议在BAT引脚连接一个10µF的钽电容，以降低纹波电压。也可使用陶瓷输出电容，但由于多层陶瓷电容的ESR极低和Q值高的特性，可能需要在陶瓷电容上串联一个1Ω的电阻，以提高电压模式的稳定性。

如果使用PNP晶体管作为传输晶体管，需要在DRV引脚和VCC之间连接一个1000pF的电容。为了稳定电压环路，当电池不存在时，还建议在BAT引脚连接一个10µF的钽电容。

典型应用

单节4.2V锂离子电池充电器

在典型的单节4.2V锂离子电池充电器应用中，VIN为6V，通过RSENSE（0.2Ω）和RPROG（19.6k）设置充电电流为500mA。LTC1732-4控制外部P沟道MOSFET为电池充电，同时通过CHRG引脚输出充电状态信号。

单节4.1V、高效1.5A锂离子电池充电器

在这个应用中，使用了LTC1732-4和LTC1693-5等芯片，通过合理的电路设计，实现了单节4.1V锂离子电池的高效充电，充电电流可达1.5A。

总结

LTC1732-4/LTC1732-4.2锂离电池线性充电控制器以其高精度的充电控制、智能的充电功能、灵活的电压选择和丰富的应用特性，为电子工程师提供了一个可靠的电池充电解决方案。无论是在手机、手持计算机还是充电座等设备中，都能发挥出色的性能，帮助工程师设计出更加高效、稳定的充电电路。你在实际应用中是否遇到过类似充电控制器的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。