LTM8061：高效锂电池充电器的卓越之选

在电子设备的设计中，电池充电器的性能至关重要。今天，我们就来深入了解一款性能出色的锂电池充电器——LTM8061。

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一、产品概述

LTM8061是一款高效的32V、2A µModule独立式锂离子电池充电器，专为单节和双节电池组进行了优化。它具有多种固定浮充电压选项，包括4.1V、4.2V、8.2V和8.4V，能满足不同电池的充电需求。该充电器采用恒流/恒压充电特性，最大充电电流可达2A，还具备预充电功能，可对电量耗尽的电池进行涓流充电，同时具备坏电池检测功能，若电池对预充电无反应，会发出信号并暂停充电。

二、产品特性亮点

（一）宽输入电压范围

其输入电压范围为4.95V至32V（绝对最大40V），能适应多种电源环境，为不同应用场景提供了便利。

（二）可编程功能丰富

1. 可编程充电电流：最大可达2A，用户可根据实际需求灵活调整充电电流。
2. 用户可选充电终止方式：可选择当充电电流降至编程最大电流的十分之一时终止充电，也可使用内部定时器进行基于时间的终止方案。
3. 动态充电速率编程/软启动引脚：通过RNG/SS引脚，不仅能降低默认的2A最大充电电流，还能实现软启动功能，避免充电瞬间的电流冲击。
4. 可编程输入电流限制：可通过连接感测电阻设置最大输入电流，当输入电源电流超过编程最大值时，充电器会调整充电电流以适应系统负载需求。

   （三）其他实用特性

5. 可选反向输入保护：内置高压功率肖特基二极管，为输入电源提供反向电压保护。
6. NTC电阻温度监测：通过连接NTC热敏电阻，可监测电池温度，当温度超出安全充电范围时，停止充电并发出故障信号。
7. 高精度浮充电压：浮充电压精度可达0.5%，确保电池充电的安全性和稳定性。
8. 坏电池检测与自动复位：能及时检测出坏电池，并在故障排除后自动重启充电。
9. 小巧轻薄的封装：采用9mm × 15mm × 4.32mm的表面贴装LGA封装，适合自动化组装，且符合RoHS标准。

三、电气特性分析

（一）输入电压相关参数

1. 工作电压：最大可达32V。
2. 启动电压：LTM8061 - 4.1/LTM8061 - 4.2为7.5V，LTM8061 - 8.2/LTM8061 - 8.4为11.5V。
3. 过压锁定（OVLO）阈值：上升时为32 - 40V，具有1V的滞后电压。
4. 欠压锁定（UVLO）阈值：LTM8061 - 4.1/LTM8061 - 4.2为4.6V，LTM8061 - 8.2/LTM8061 - 8.4上升时为8.7V。

   （二）浮充电压与充电电流

   不同型号的浮充电压有所不同，如LTM8061 - 4.1为4.1V（±0.02V），LTM8061 - 4.2为4.2V（±0.04V）等。最大电池充电电流可达2A，但会受热折返影响。

   （三）其他参数

   还包括输入电源电流、BIAS引脚最小电压、NTC相关参数、RUN引脚阈值电压等，这些参数共同保证了充电器的稳定运行。

四、引脚功能详解

（一）GND

电源和信号接地端，为整个电路提供稳定的参考电位。

（二）BAT

电池充电电流输出总线，充电器在此引脚实现最终浮充电压。当该引脚电压低于浮充电压2.5%时，自动重启充电周期。充电结束后，该引脚输入偏置电流减小，以减少电池放电。

（三）VINA

输入反向保护肖特基二极管的阳极，若需要输入电压保护，可在此连接输入电源。

（四）VINC/CLP

连接输入反向保护二极管的阴极，可通过连接感测电阻监测系统电流水平。当VINC/CLP - VIN = 50mV时，可实现最大系统负载。

（五）VIN

充电器输入电源端，需在此连接输入电容。若不需要输入电源整流，可直接在此连接输入电源。

（六）BIAS

连接内部电源总线，需连接大于2.5V且小于10V的电源。多数情况下，可将其连接到BAT引脚。

（七）CHRG

开集电极充电器状态输出引脚，通常通过电阻上拉到参考电压。充电时该引脚拉低，充电结束后变为高阻抗。若使用内部定时器终止充电，在充电电流降至C/10速率前，该引脚保持低电平。

（八）NTC

电池温度监测引脚，通过连接10kΩ、β = 3380的NTC热敏电阻到地来启用温度监测功能。当引脚电压高于1.36V（T < 0°C）或低于0.29V（T > 40°C）时，停止充电并拉低CHRG和FAULT引脚。

（九）RNG/SS

充电电流编程/软启动引脚，可通过连接电阻到地来编程最大充电电流，也可连接电容实现软启动功能。

（十）FAULT

开集电极故障状态输出引脚，通常通过电阻上拉到参考电压。当出现温度故障或坏电池故障时，该引脚拉低。

（十一）TMR

充电周期结束定时器编程引脚，若需要基于时间的充电终止方案，可连接电容到地来设置充电周期时间。

（十二）RUN

精密阈值使能引脚，阈值为1.20V（上升），具有120mV的输入滞后。当引脚电压低于0.4V时，µModule进入低电流关机模式。

五、应用信息与设计要点

（一）输入电源与电容选择

LTM8061直接从VIN引脚获取偏置电源，为减少VIN引脚的电压毛刺，建议使用高质量、低ESR的去耦电容，通常4.7µF电容适用于大多数充电器应用。

（二）反向保护二极管

内置的高压功率肖特基二极管为输入电源提供反向电压保护，其阳极连接VINA，阴极连接VINC/CLP。

（三）BIAS引脚连接

BIAS引脚为内部功率开关级和其他内部电路提供驱动电源，需连接2.9 - 10V的电源。在为双节电池充电且输入电压较高时，可将其连接到3.3V电源以降低功耗。

（四）BAT去耦电容

多数情况下，LTM8061的内部BAT电容足以保证正常工作，但在某些情况下，如充电器与电池距离较远、电池ESR异常或无电池时，可能需要添加电容或调整输出阻抗。推荐了多种不同类型和规格的BAT电容，如Sanyo的16TQC22M、AVX的TPSD226M025R0100等。

（五）输入电流限制

通过连接感测电阻（RCLP）可设置最大输入电流，当感测电阻两端电压为50mV时，充电器开始限制充电电流。

（六）动态充电电流调整

可通过RNG/SS引脚动态降低最大充电电流，通过连接电阻到地或施加有源电压（需能吸收电流）来控制充电电流。

（七）软启动功能

RNG/SS引脚还支持软启动功能，通过连接电容到地可实现充电电流从0线性增加到编程值。

（八）状态引脚

CHRG和FAULT引脚用于报告充电器状态，通过不同的电平组合可表示充电、待机、故障等不同状态。

（九）充电终止方式

1. C/10终止：当充电电流降至编程充电电流的十分之一（约200mA）时，充电周期终止。
2. 定时器终止：通过连接电容到TMR引脚设置充电周期时间，当时间到达时，充电周期终止。

   （十）预充电与坏电池检测

   当BAT引脚电压低于预充电阈值时，充电器进入预充电模式，充电电流限制在约300mA。使用定时器终止方案时，若电池在预充电模式下超过八分之一的定时器周期仍未达到预充电阈值，将触发坏电池故障。

   （十一）电池温度故障

   通过NTC热敏电阻监测电池温度，当温度超出0 - 40°C范围时，触发NTC故障，停止充电并拉低CHRG和FAULT引脚。

   （十二）热折返保护

   当内部温度接近125°C时，热折返保护功能会降低充电电流，以避免过热。

   （十三）PCB布局

   为减少EMI并确保正常运行，PCB布局需注意以下几点：

3. 将CIN电容尽可能靠近LTM8061的VIN和GND连接。
4. 若使用CBAT电容，将其尽可能靠近LTM8061的BAT和GND连接。
5. 使CIN和CBAT电容的接地电流直接相邻或位于LTM8061下方。
6. 将所有GND连接到顶层尽可能大的铜箔或平面区域，避免外部组件与LTM8061之间的接地连接中断。
7. 使用过孔将GND铜箔区域连接到电路板的内部接地平面，合理分布热过孔以提供良好的接地连接和热路径。

   （十四）热插拔安全

   使用陶瓷电容作为输入旁路电容时，热插拔可能导致电压过冲，可通过串联小电阻或添加电解大容量电容来解决。

   （十五）热考虑

   需注意LTM8061的内部温度不能超过125°C，可参考典型性能特性中的温度上升曲线和引脚配置图中的热阻参数来估算内部温度。同时，要注意在高温环境下内部肖特基二极管的漏电流会增加。

六、典型应用示例

LTM8061适用于多种应用场景，如工业手持仪器、12V - 24V汽车和重型设备、专业视频/相机充电器等。文档中给出了单节2A锂离子电池充电器（C/10终止、3小时定时器终止）和双节1A、2A锂离子电池充电器（C/10终止）等典型应用电路。

七、总结

LTM8061以其丰富的功能、出色的性能和小巧的封装，为锂离子电池充电提供了一个可靠的解决方案。在设计过程中，工程师们需要根据具体应用需求，合理选择充电参数、引脚连接和外部组件，同时注意PCB布局和热管理等方面的问题，以确保充电器的稳定运行和电池的安全充电。大家在实际应用中是否遇到过类似充电器的设计难题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。