锂电池线性充电管理芯片LTC4065及其应用

随着移动计算技术和无线通信技术的发展，微型移动终端设备在移动数据采集、传输、处理及个人信息服务等领域得到越来越多的应用。锂电池因其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。锂电池的特性以及应用环境的需求，对微型移动终端设备充电方案的设计提出了更高的要求。因此在充电方案的设计中需要综合考虑成本、体积、噪声、效率等因素。

LTC4065是一款用于单节锂电池的完整恒定电流／恒定电压线性充电管理芯片，可提供高达750 mA且准确度为5％的可设置的充电电流，并支持直接使用USB端口对单节锂电池进行充电。同时其热反馈功能可调节充电电流，以便在大功率工作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制，确保安全工作。由于采用了内部MOSFET架构，因此无需使用外部检测电阻器或隔离二极管。很少的外部元件数目加上其2 mm×2 mm DFN封装，使得LTC4065尤其适合无线PDA、蜂窝电话、无线传感器终端等应用。功能齐全的LTC4065还包括自动再充电、低电池电量充电调节、软启动等丰富功能。

1 LTC4065的引脚功能

LTC4065采用了热处理能力较强的6引脚小外形封装(DFN)，且实现产品无铅化，底部采用裸露衬垫，直接焊接至PCB以实现电接触和额定散热性能。引脚排列如图1所示。

各引脚功能如下：

引脚1，GND，接地端。

引脚2，CHRG，漏极开路充电状态输出。充电状态指示引脚具有三种状态：下拉、2 Hz脉动和高阻抗状态。该输出可以被用作一个逻辑接口或一个LED驱动器。对电池进行充电时，有一个内部N沟道MOSFET将GHRG引脚拉至低电平。当充电电流降至全标度电流的10％时，CHRG引脚被强制为高阻抗状态。如果电池电压处于2．9 V以下的持续时间达到充电时间的1／4，则认为电池失效，而且CHRG引脚将以2 Hz的频率脉动。

引脚3，BAT，充电电流输出。该引脚向电池供应充电电流，并将最终浮动电压调节至4．2 V。该引脚上的一个内部精确电阻分压器负责设定此浮动电压，并在停机模式时断接。

引脚4，VCC，正输入电源。该引脚向充电器供电。VCC的变化范围是3．75～5．5 V。该引脚应通过一个最小1μF的电容器进行旁路。当VCC处于BAT引脚电压的32 mV以内时，LTC4065进入停机模式，从而使IBAT降至约1μA。

引脚5，EN，使能输入引脚。把该引脚拉至手动停机门限(一般为O．82 V)以上，将把LTC4065置于停机模式。在停机模式中，LTC4065的电源电流低于20μA。使能为缺省状态，但不用时应将该引脚连至GND。

引脚6，PROG，充电电流设置和充电电流监视引脚。充电电流是通过连接一个精度为1％的接地电阻器RPROG来设置的。

2 工作原理

LTC4065主要是为实现对单节电池充电而设计的线性电池充电管理芯片。该芯片利用其内部功率MOSFET对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可利用外部电阻编程设定，最大充电可达750 mA。LTC4065包含一个漏极开路状态指示输出端：CHRG通过下拉、2 Hz脉动和高阻抗三种状态来指示充电状态以及电池失效。如果芯片结温试图升至约115℃的预设值以上，一个内部热限制电路将减小设定的充电电流。不仅可防止LTC4065过热，也使用户可以最大限度地利用芯片的功率处理能力，不用担心因过热而损坏芯片或外部元件。这样，用户在设计充电电流时，可以不用考虑最坏情况，而只根据典型情况进行设计，因为在最坏情况下，LTC4065会自动降低充电电流。

当VCC引脚上电压超过3．6 V且比BAT引脚电压高出约80 mV时，LTC4065开始对电池充电，CHRG引脚输出低电平，表示充电正在进行。如果BAT引脚电压低于2．9 V，则充电器进入涓流充电模式，芯片利用1／10的设定充电电流对电池进行预充电，以便将电池电压提升至一个适合充电的安全电平。当BAT引脚电压超过 4．1 V时，因为电池已接近满容量，芯片进入快速充电恒流模式对电池充电。充电电流大小由PROG引脚和GND之间的电阻器设定。电池充电电流是PROG引脚输出电流的1 000倍。当BAT引脚电压接近最终浮动电压(4．2 V)时，充电电流逐渐减小，LTC4065进入恒压充电模式。当充电电流减小到全标度充电电流的10％时充电周期结束，一个内部比较器将关断在CHRG引脚上的N沟道MOSFET，该引脚呈高阻态。如果将EN引脚电压拉至停机门限(约为O．82 V)以上，充电将被禁止。把PROG引脚悬浮同样能禁止充电，在停机模式中，电池漏电流降至1μA以下，电源电流降至约20μA。

3 应用电路

在本实验室无线医护管理系统项目中，无线通信终端设备的充电电路设计采用了基于LTC4065的方案，电路如图2所示。