LP3947—锂电池充电IC分析

LP3947是一款内置微处理器控制,性能完善的单节锂电池充电集成电路,它具有可以采用USB接口或AC电源适配器供电,内置调整管构成的线性充电单元,它可以用于稳定电源(LDO模式),输出电流可达1A,可充终止电压为4.1V或4.2V的电池,恒流恒压充电,并可对过放电电池进行预充电,内置电池温度检测,电池温度过高或过低时,充电器自动关断,有5.6小时安全定时器,有过流和过热保护,充电状态指示,充电电流检测,并输出与充电电流成比例的模拟电压,器件结温TJ在0℃≤TJ≤85℃。范围内,充电精度在1%内,输入电压范围:4.3V—6.0V，在AC适配器供电时，充电电流设定范围为100mA—750mA，在USB端口供电时，充电电流设定范围为100-500mA。工作温度：-40℃—+85℃。

　　右图为其引脚示意图，该IC可广泛应用于移动电话，数码相机，USB供电的IT设备和掌上电器.LP3947各管脚功能说明如下：

　　· Pin1(EN):充电输入使能端，输入高电平允许充电，低电平禁止充电。

　　· Pin2(SCL):I2C串行接口时钟输入端。

　　· Pin3(SDA):I2C串行接口数据输入/输出端。

　　· Pin4(BATT):电池充电输入端，此端接10uF陶瓷电容至地。

　　· Pin5(VT):2.78V稳定电压输出端，用于测量电池温度的稳定电源。

　　· Pin6(VBSENSE):电池电压检测端，与电池的正极相连。

　　· Pin7(MODE):选择AC适配器供电(置高电平)，选择USB供电(置低电平)。

　　· Pin8(Diff-Amp):检测充电电流的差动放大器输出，输出电压正比于充电电流。

　　· Pin9(Ts):多功能端，电池温度检测输入端，用于LDO模式/充电器模式输入端，若不装入充电电池，则为LDO模式，用作低压差4.1V或4.2V输出稳压器。

　　· Pin10(EOC):内部为开漏输出，当USB端口或AC适配器被连接，电池已充满时，此端输出低电平，可外接一颗LED，亮表示电池已充满。

　　· Pin11(GND):地端。

　　· Pin12(CHG):内部为开漏输出，当USB端口或AC适配器被连接，电池开始充电，此端输出低电平，可外接一颗LED，亮表示电池已开始充电。

　　· Pin13(ISEL):充电器在USB端口供电，此端接高电平，充电电流为100mA此端接低电平，充电电流为500mA(另外I2C接口可设定充电电流)。

　　· Pin14(CHG-IN):充电器供电输入端，输入一个稳压有电流限制的电源，在此端必须接一个1uF陶瓷电容接地。

　　充电过程:LP3947组成的充电器电路如图2，充电过程及充电状态指示见图3，红色LED为充电指示灯，绿色LED充满指示灯，图中的终止充电电压为4.1V.

　　充电器接上AC适配器或USB电源，充电器开始工作，如果输入电压在低阈值电压(≥4.3V)高电压阈值电压(≤6.0V)充电器检测到适合的输入电压，预充电开始，红色LED亮，绿色LED熄.

　　预充电阶段的充电电流在40-70mA间，使过放电的电池以小电流安全充电，电池电压上升，一直到电池电压上升到3.0V以上时，预充电阶段即告结束，充电定时器启动，开始充电。

　　快充电阶段的充电电流在ISEL端接高电平时(USB模式)，电流为100mA，在ISEL端接低电平时，电流为500mA，此时若是使用AC适配器充电，快充电流由用户设定(100-750mA)快充电电流精度在≤150mA时为±20mA，≥200mA为±10%，快充电电压到4.1V时，恒流充电阶段结束，转为4.1V恒压充电。

　　恒压充电阶段充电电压不变，但充电电流会逐渐下降，直到充电电流下降到一定程度时，充电结束，此时绿色LED亮，红色LED熄，如果快充电电流为1C时，终止充电电流可设定为0.1C，则恒压充电电流下降到50mA，终止充电，在100mA快充电电流时，定时器到5.6小时，终止充电，此时两个LED都亮。

　　充电电流有IC内部的电流检测电路检测，有Diff-Amp输出与充电电流成比例的电压(输入微处理器的ADC电压)，经微处理器控制后输出终止充电信号，充电电流ICHG与Diff-Amp输出电压的VDIFF的关系为：

　　ICHG=(VDIFF-0.497)/1.655

　　注意：式中单位：电流为A，电压为V。

　　终止充电后若不取出电池，即进入维护状态，当电池电压下降0.2V时，则会进行补充充电，充电电压到4.1V时又会停止充电。

充电电路如图2，这是采用USB供电的充电电路，RT为锂电池中用于检测温度的NTC热敏电阻，VT输出2.78V经Rs到地，Rs和RT组成分压器，其中间端接Ts端(温度检测端，在温度变化时，Ts端的电压相应变化，)当电池温度过高或过低时，Ts检测到此温度，控制器终止充电，此时红色LED亮，绿色LED也亮，表示故障状态。

　　CHG端接470Ω电阻及红色LED到CHG-IN端，EOC接绿色LED及470Ω到CHG-IN端，分别指示充电及终止充电状态。

　　ISEL,MODE,SDA,SCL,EN和Diff-Amp与微处理器相连接，当充电器中不装入电池，则Ts端检测到电压是2.78V，充电为LDO模式，BATT端输出电压为稳定的4.1V。