摘 要：LT1769是线性器件公司生产的一种恒流/恒压电池充电芯片。它可以由电阻或者DAC的输出来设置充电电流，并且可以自动检测电池充电情况，当电池充电到一定程度时，可降低充电电流而进入涓流充电。本文详细介绍了该芯片的内部结构原理以及应用设计。
关键词：充电； 恒流； 恒压；LT1769
1.概述
LT1769是线性器件公司生产的一种电流模式脉冲宽度调制（PWM）的电池充电芯片，它可提供恒定的充电电流和电压。由于通常的锂离子（Li－lon）、镍氢(NiMh)、镍镉(NiCd)电池等都需要恒定的电流或者电压对其充电，所以用LT1769设计的充电器可以对象锂、镍氢、镍镉这样的电池进行高效的快速充电。LT1769内部的切换开关可以承受2A的直流电流（最大可承受3A）。充电电流可以编程控制。由于LT1769具有0.5％的参考电压精度，因此,可为恒压要求较高的Li－lon电池组充电。
该芯片有一个控制环路，可用于调整交流适配器的输入电流，这样可以在仪器工作的同时对电池进行充电而不会出现过载。在这种情况下，应适当降低充电电流，以保证适配器的电流不超过额定值。
LT1769的电池电压可以从1V到20V。电池的负端可以直接接地，到地之间不需要再外接一个电流传感电阻。切换开关的频率可达200kHz，这样可以提供较高的充电效率，而且需要的电感也比较小。当充电器没有交流输入时（即没有插入墙上的插座时），该芯片会处于睡眠状态，泄漏电流只有3μA，所以芯片和电池之间不需要保护二极管。
LT1769具有如下特性：
●可以对镍镉、镍氢以及锂离子电池充电，充电电流可以由电阻或者DAC来编程；
●当系统工作在有适配器的电流限制场合时，可对电池提供最大的充电电流；
●电压模式充电的精度为0.5％；
●具有3A内部切换的高效电流模式脉冲宽度调制（PWM）；
●充电电流的精度为5％；
●可调整欠压锁定阈值；
●交流断电时，器件自动关闭；
●电池对器件的反向泄漏电流很低：3μA；
●电流传感电阻可接在电池的任意一端；
●充电电流可以软启动；
●可关断控制；
●采用28引脚窄SSOP封装。
2. 芯片结构原理
2.1 外部引脚排列
图1所示是LT1769的引脚图，各个引脚的说明如下：
GND（脚1，2，3，7，8，14，15，22，26，27，28）：接地端。为了有合适的热耗散，这些地端必须连接到电路板的公共地。
SW（脚4）：切换开关输出端。外接的肖特基二极管的阴极必须尽可能靠近SW脚和地端。
BOOST（脚5）：该引脚用于自举，以使NPN功率开关管得到足够强的驱动，从而使功率开关管的压降足够低，以减小功率损耗。图3中，当功率开关管闭合时，VBOOST=VCC＋VBAT。
UV（脚6）：欠压锁定输入。当电压低于6.2V时，欠压锁定；当电压上升到6.7V时，锁定开启。低压锁定时开关切换停止。当电路没有交流输入时，UV引脚被拉到0.7V以下（在适配器到地之间需要接一个5kΩ的电阻），否则，将有大约200μA的反向电池电流泄漏，而不是接有电阻时的3μA。UV引脚不能悬空。如果UV引脚不是接在电阻分压网络而是直接接到VIN时，那么锁定的阈值电压为内置的6.7V。
OVP（脚9）：比较器VA的正输入端。其阈值为2.465V。这个引脚的典型偏置电流为3nA。在对锂电池充电时，可利用VA检测电池电压，当电池电压到达预定值时，会自动停止大电流充电，进入涓流充电模式。如果这个引脚不用，则应该接地。
CLP（脚10）：输入电流限制放大器CL1的正输入端。阈值设置在100mV。当用于限制电源电流时，需要用一个电容器滤除200kHz的开关噪声。
CLN（脚11）：输入电流限制放大器的负输入端。
COMP1（脚12）：输入电流限制放大器CL1的补偿端。当达到输入适配器电流限制时，该脚电压上升到1V。当不需要限制适配器电流时，用一个外部三极管将COMP1端拉低，使放大器CL1无效。COMP1端可以吸收200μA的电流。如果不用这个功能，那么COMP1端可不接电阻和电容。
SENSE（脚13）：电流放大器CA1的正输入端。
SPIN（脚16）：电流放大器CA1的偏置。在2A锂离子电池充电器中，这一端必须连接到RS1上。如图2所示。
BAT（脚17）：电流放大器CA1的负输入端。
COMP2（脚18）：放大器CL1的另一个补偿端。当需要限制输入适配器电流或者在恒压充电时，此引脚的电压上升到2.8V。
UVOUT（脚19）：集电极开路输出的欠压锁定状态输出端。欠压状态时，这个引脚保持低电平。用一个外部的上拉电阻可将其拉高到VCC。注意，该集电极开路的NPN三极管的基极电流由CLN引脚提供。当CLN高于2V时，UVOUT为低电平。上拉电流应小于100μA。
VC（脚20）：电流模式脉宽调制的内部环路控制端。当该引脚电压为0.7V时，切换开关开始工作。在通常的情况下，VC越高，充电电流越大。在这一端和地之间接一个0.33μF的电容，既可以滤除噪声，也可以控制软启动的速度。将这个引脚拉低可使切换开关停止工作。该引脚典型的输出电流是30μA。
PROG（脚21）：这个引脚用于编程设置充电电流和系统环路补偿。在通常情况下，VPROG接近2.465V。如果这一端的电平接近于地电平，那么切换开关停止工作。当用微处理器控制的DAC进行编程设置充电电流时，在DAC输出2.465V电压时，必须能够提供一定的灌电流。
VCC1，VCC2，VCC3（脚23～25）：输入电源。应注意抑制噪声，通常使用15μF或容量更大的低分布电感（ESR）电容，并应尽量缩短其引线。一般说来，VCC在8V到28V之间，但应至少比VBAT高3V。当VCC低于7V时，欠压锁定有效，切换开关停止工作。注意在SW引脚和VCC引脚之间有一个内部二极管。当接有电池时，VCC不能比SW脚电压低0.7V。这三个VCC引脚应该尽可能短的连接在一起。
2.2 内部结构
图2所示是LT1769的内部结构方框图。
LT1769是一个具有降压开关切换的电流模式脉宽调制充电器芯片。电池的充电电流可以由电阻RPROG（或者DAC的输出电流）在PROG引脚设置（见图2）。放大器CA1将通过RS1的充电电流转换成一个较小的电流，这个电流就是从PROG引脚流出的电流IPROG。放大器CA2将CA1的输出与预先设置的充电电流相比较，并通过脉宽调制（PWM）控制环路使这两个电流相等。注意，由于IPROG既直流成分又有交流成分，在引脚PROG与地之间接一个电容CPROG可滤除交流成分，从而使该芯片具有较高的直流（DC）设置精度。IPROG通过R1产生一个斜波信号，这个斜波信号通过缓冲器B1和电平平移电阻R2和R3输入到脉宽调制（PWM）的控制比较器C1，形成一个电流模式内部控制环路。BOOST引脚可使开关三极管深度饱和，从而降低功率耗损。对于锂离子电池，LT1769可提供精度为0.5％的恒流和恒压充电。2.465V的参考电源和放大器VA的作用是使电路在电池电压达到预先设定值时自动降低充电电流，进入涓流充电状态。对于镍氢和镍镉这样的电池，VA用于过压保护。当没有输入电压，VCC的电压引脚低于电池电压0.7V时，可使充电器进入睡眠模式。用一个三极管将VC引脚拉低，可以停止充电。
3. 应用设计
3.1 锂离子电池充电器
图3所示为2A锂离子电池充电器典型电路，图中RS4是适配器电流传感电阻，RS3是电池电压传感电阻，RS1是电池电流传感电阻，利用R5进行欠压锁定。输入电容（CIN）用于吸收转换器的开关纹波电流，所以CIN必须有足够的纹波电流吸收能力，应该选用固体钽电容，该电容具有较高的纹波电流吸收能力，而且尺寸小。但是应该注意，当插头带电插到适配器时，可能会有很高的冲击电流，有可能损坏钽电容，因此也可以用陶瓷电容（5μF到20μF）。
LT1769的欠压锁定阈值固定在7V，在UV引脚上接一个电阻分压可以提高欠压阈值。当UV引脚高于7V时，VC引脚变高，而当UV引脚低于6.5V时（有0.5V的迟滞），VC引脚被拉低，同时外部的上拉电阻将UVOUT引脚拉高。UVOUT信号还可用于指示系统即将开始充电。VC不用时，由0.33μF电容设置的软启动时间是4ms。图3中，电阻分压R5和R6组成的电阻分压器用于设置所需的VCC锁定电压。R6的典型值是5kΩ，R5可以由下式计算：
R5=R6(VIN－VUV)/VUV
式中，VUV为UV引脚的上升锁定阈值。VIN为维持满负载功率时充电器所需的输入电压值。如果R6=5kΩ，VUV=6.7V，设定VIN为12V，那么R5=5kΩ（12V－6.7V）/6.7V=4kΩ。
另外，适配电流传感电阻RS4的计算可按下式进行 ：
RS4=100mV/适配器电流限制
3.2 镍镉和镍氢电池充电电路
图3所示的2A锂离子电池充电电路经过如图4所示的方法修改后，亦可用于镍镉和镍氢电池的充电。图中Q1导通时电流为1A，Q1截止时电流为100mA。
4. 结束语
本文介绍的LT1769恒流/恒压电池充电芯片具有外围电路简单和功能强的特点。并可用电阻或DAC编程控制充电电流。对于锂、镍镉、镍氢等充电电池，通常需要恒流或恒压进行充电，利用LT1769可为这种电池设计出高效的充电电路。由于该芯片还具有一定的智能，可用最大的电流对电池进行充电，所以可在交、直流两用仪器中实现电源的智能化管理。
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