单节锂离子充电器DC766快速上手与设计解析

在电子设备的设计中，电池充电管理是一个关键环节。今天我们要介绍的是演示电路DC766，一款800mA独立单节锂离子充电器，它采用了LTC4068 - 4.2充电器IC，在充电性能和设计上有很多值得关注的地方。

文件下载：DC766A.pdf

产品概述

演示电路DC766是一款封装为QFN3x3的单节锂离子充电器。由于LTC4068封装出色的热性能以及内部管芯温度控制环路，即使在最坏情况下也能防止PCB过热，可实现高达950mA的充电速率。用户可以通过控制跳线启用充电器，还设有使能端子，方便将演示板集成到系统中。此外，它还提供了4个状态输出，PROG端子输出与充电电流成比例的电流，ACPR端子在有足够输入电压允许电池充电时被拉低，CHRG端子在每次向输出提供充电电流时被拉低，同时LTC4068的ACPR和CHRG输出状态还通过两个LED直观显示。

其性能参数如下：	PARAMETER	VALUE
Input Voltage	4.5 - 6.3V
Iout	800mA ± 7%
Float voltage	4.20V ± 1%
Trickle Charge threshold	2.9V ± 0.1V
C/20 detection	30mA - 50mA
Recharge threshold	Vfloat – 60mV – Vfloat - 150mV

工作原理

充电方案

DC766采用了恒定管芯温度、恒定电流和恒定电压的充电方案。当充电速率降至编程充电电流的5%以下时，充电终止。LTC4068 - 4.2的一个新特性是，通过Iterm引脚的电阻可以在C/2到C/20之间调整充电终止点。如果电池电压降至4.1V，将施加顶部充电以确保长期充电维护。

电池预处理

对于深度放电的电池，会先以低C/10的涓流电流进行预处理，直到电池电压达到2.9V，然后再施加全充电电流。

温度控制

如果全充电电流会导致IC温度过高，管芯温度控制环路会降低充电电流，以保持合理的PCB温度。

状态指示

通过两个LED进行状态指示，充电LED在充电器为电池充电时亮起，交流电源LED指示器件已脱离欠压锁定状态。

充电电流设置

峰值充电电流为800mA，通过LTC4068的PROG引脚的电阻值来设置。PROG引脚输出与充电电流的1/1000成比例的电流，该电流与编程电阻结合产生电压，LTC4068的恒流环路将该与充电电流成比例的电压调节为1.00伏。PROG引脚的电压也可以作为一个粗略的电流表，当电压为1.00伏时，表示100%的充电电流正在施加到电池上；当电压降至0.5伏时，充电电流也降至全充电电流的50%。Iterm引脚的功能与Prog引脚类似，当Iterm引脚的电压降至100mV时，充电终止。

快速启动步骤

设备连接

按照图1正确连接输入电源、仪表和输出负载。

激活充电器

将电池模拟器电压设置为零，缓慢升高输入电压。当电源电压超过3.9V时，充电器应激活，充电LED将亮起。注意输入电压不要超过6.3V。

涓流充电阶段

只要电池电压低于2.9V的涓流充电阈值，充电电流为所选充电电流的10%，约80mA。

验证热环路

将电池电压增加到约3V，此时充电电流应超过涓流充电电流。通过用烙铁加热PCB上的LTC4068来验证其热环路是否正常工作，加热时充电电流应减小，移开烙铁后充电电流应增加，这体现了“恒定管芯温度”的工作模式。

全充电电流阶段

继续增加电池电压，当LTC4068两端的电压降减小时，恒定管芯温度环路不再起作用，充电电流为编程的800mA。

充电终止

继续增加电池电压，当电池电压接近4.2V的浮动电压时，充电电流将开始下降。当充电电流降至编程电流的5%时，充电器终止充电，充电电流降至0，充电LED熄灭。

再次充电

缓慢降低电池电压以模拟电池的长期自放电，当电池电压降至4.10V时，将启动另一个充电周期。

关闭充电器

将使能跳线置于OFF位置，此时电池电流消耗极低（约1uA），电源电流消耗也较低（约20uA）。

通过以上步骤，电子工程师可以快速上手DC766演示电路，评估LTC4068 - 4.2的性能。在实际设计中，我们还需要根据具体需求对充电参数进行调整和优化，你在设计类似充电器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。