ISL78692：单节锂离子/锂聚合物电池充电器详解

在电子设备的电源管理领域，电池充电器的性能至关重要。今天我们要深入探讨的是ISL78692，一款集成的单节锂离子或锂聚合物电池充电器，它具备诸多出色特性，能满足多种应用场景的需求。

文件下载：ISL78692EVAL1Z.pdf

一、产品概述

ISL78692能够在低至2.65V（冷启动情况）的输入电压下工作，可与各种类型的交流适配器或USB端口配合使用。当交流适配器作为电压源时，它作为线性充电器工作，采用CC/CV（恒流/恒压）充电模式，充电电流可通过外部电阻编程，最大可达1A。同时，它还能与限流适配器配合使用，以减少热耗散。

二、关键特性

2.1 全面的充电功能

• 专为单节锂化学电池设计，集成了功率晶体管和电流传感器，反向电池泄漏电流仅700nA，初始电压精度达1%。
• 可编程的恒流充电电流最大可达1A，满足不同充电需求。

2.2 安全保护特性

• 具备充电电流热折返功能，当印刷电路板因空间限制导致散热有限时，能保证安全运行。
• 拥有NTC热敏电阻接口，可在安全温度范围内对电池进行充电，并能检测电池温度异常。
• 支持对过放电电池进行预充电，还具备自动再充电功能。

2.3 宽工作温度范围

该器件的工作环境温度范围为 -40°C 至 +85°C，能适应较为恶劣的环境条件。

2.4 多种电源输入支持

可接受恒压和恒流类型的适配器或USB总线电源，使用灵活性高。

三、引脚配置与说明

3.1 引脚配置

ISL78692采用10引脚3x3 DFN封装，引脚分布清晰，各引脚功能明确。

3.2 引脚功能

• VIN：输入电源引脚。
• FAULT：开漏输出，指示故障状态，出现故障时引脚拉低。
• STATUS：开漏输出，指示充电和禁止状态，充电时引脚拉低。
• TIME：通过连接定时电容与地来确定振荡周期，为充电器提供时间参考。
• GND：连接系统地。
• EN：使能逻辑输入，拉低可禁用充电器，浮空则启用。
• V2P8：2.8V参考电压输出，当VIN高于3.4V时输出2.8V，低于2.4V时为0V。
• IREF：恒流充电电流编程输入。
• TEMP：外部NTC热敏电阻输入，也用于电池移除检测。
• VBAT：连接电池。

四、工作原理

4.1 线性充电模式

当使用电压源适配器供电时，ISL78692作为传统线性充电器，以CC/CV模式对电池充电。充电开始时，先以10%的编程电流对电池进行预充电（涓流模式），直到电池电压高于最小快速充电电压。之后进入恒流模式，当电池组端电压达到最终充电电压时，进入恒压模式，充电电流逐渐减小。

4.2 限流适配器模式

使用限流适配器时，ISL78692能减少热耗散。在恒流模式下，电流环路试图增加充电电流，但由于适配器电流受限，主MOSFET会成为功率开关而非线性调节器件，从而降低热耗散。

五、应用信息

5.1 上电复位（POR）

当输入电压高于POR上升阈值时，ISL78692复位，V2P8引脚输出2.8V电压，内部振荡器开始振荡，内部定时器复位，充电器开始充电。

5.2 充电周期

充电周期包括涓流模式、恒流模式和恒压模式。涓流模式持续到电池电压连续15个内部振荡器周期高于VTRICKLE（典型值2.8V），之后进入恒流模式，电池组端电压达到最终充电电压后进入恒压模式。当充电电流低于I(EOC)（编程为IREF的1/10）时，STATUS引脚指示充电结束，但实际充电直到内部定时器完成TIMEOUT才终止。

5.3 再充电

充电周期完成后，当电池电压降至再充电阈值（典型值3.9V）时，开始新的充电周期。

5.4 内部振荡器

内部振荡器提供定时参考，振荡周期可通过外部定时电容CTIME编程。

5.5 总充电时间

CC模式和CV模式的总充电时间限制为TIMEOUT，涓流充电模式时间限制为1/8 TIMEOUT。

5.6 充电电流编程

充电电流可通过IREF引脚以三种方式编程：驱动IREF引脚高于1.2V、低于0.4V或使用RIREF电阻。

六、设计注意事项

6.1 输入和输出电容选择

输入建议使用10µF的钽电容或陶瓷电容，输出作为充电器时应使用2x10µF的钽电容。若使用陶瓷电容，建议在VBAT引脚串联一个220mΩ、0.25W的电阻。

6.2 限流适配器设计

为了最小化热耗散，适配器输出应在电池组电压达到最终充电电压（4.1V）之前达到满载输出电压。

6.3 电路板布局

为了最大化电流能力，封装下方的暴露焊盘应正确焊接到电路板，并通过热过孔连接到其他层。尽量增加顶层铜与暴露焊盘的连接，以降低热阻抗。

七、总结

ISL78692是一款功能强大、性能可靠的单节锂离子/锂聚合物电池充电器，具备多种安全保护特性和灵活的充电模式，能适应不同的电源输入和应用场景。在设计过程中，合理选择电容、优化适配器设计和电路板布局，能充分发挥其性能优势。各位工程师在实际应用中，不妨根据具体需求对其进行深入探索和优化，相信它能为你的设计带来出色的表现。你在使用类似电池充电器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。