LTC1732 - 8.4：锂离子线性电池充电器控制器的全方位解析

在电子设备的设计中，电池充电器的性能至关重要，它直接影响着设备的使用体验和电池的寿命。今天，我们就来深入探讨一下Linear Technology公司的LTC1732 - 8.4锂离子线性电池充电器控制器。

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一、产品概述

LTC1732 - 8.4是一款专为2节锂离子电池设计的完整恒流/恒压线性充电控制器。它不仅能为锂离子电池提供精准的充电控制，还能通过外部终止方式对镍镉（NiCd）和镍氢（NiMH）电池进行恒流充电。其特点包括预设充电电压精度达±1%，充电电流可编程且精度为±7%，具备C/10充电电流检测输出、可编程充电终止定时器等。此外，它采用小巧轻薄的10引脚MSOP封装，输入电压范围为8.8V至12V，在输入电源移除时会自动进入睡眠模式，仅消耗10µA的电池电量。

二、关键特性分析

1. 充电精度

预设充电电压精度达到±1%，这对于需要精确充电的锂离子电池来说至关重要。通过内部电阻分压器和精密参考，能够准确设置最终浮充电压，确保电池充电到合适的电压水平，延长电池使用寿命。

2. 可编程性

充电电流可以通过外部感测和编程电阻进行编程，精度为±7%。这使得设计师可以根据不同的应用需求灵活调整充电电流，满足多样化的设计要求。同时，可编程充电终止定时器允许用户根据电池的特性和充电需求设置总充电时间。

3. 睡眠模式

当输入电源移除时，LTC1732 - 8.4会自动进入低电流睡眠模式，将电池消耗电流降至10µA。这一特性大大减少了电池在闲置时的电量消耗，提高了设备的待机时间。

4. 涓流充电

对于低电压电池，充电器会自动进行涓流充电，以10%的编程电流对电池进行充电，直到电池电压超过4.9V。这有助于保护电池，避免在电池电量过低时进行大电流充电对电池造成损害。

三、应用场景

1. 移动设备

如手机、手持电脑等，这些设备通常使用锂离子电池，对充电的精度和安全性要求较高。LTC1732 - 8.4的高精度充电控制和多种保护功能能够满足这些设备的需求，确保电池的安全和稳定充电。

2. 数码设备

像数码相机和摄像机等，需要快速、高效的充电方式。LTC1732 - 8.4的可编程充电电流和充电终止定时器可以根据设备的电池容量和充电需求进行调整，实现快速充电的同时保证电池的健康。

3. 充电底座

为各种电子设备提供充电功能，LTC1732 - 8.4的小巧封装和低功耗特性使其非常适合集成到充电底座中，为用户提供便捷的充电解决方案。

四、电气特性

1. 输入电源

输入电源电压范围为8.8V至12V，输入电源电流在充电器开启的电流模式下为1 - 3mA，睡眠模式下电池消耗电流仅为10 - 30µA。

2. 输出电压

调节后的输出浮充电压在9V ≤ VCC ≤ 12V，VSEL = VCC的条件下，为8.316 - 8.484V，精度为±1%。

3. 充电电流

在不同的编程电阻和感测电阻组合下，充电电流可以在一定范围内调整。例如，当RPROG = 19.6k，RSENSE = 0.2Ω时，充电电流为465 - 535mA。

4. 涓流充电

涓流充电电流在V BAT = 4V，RPROG = 19.6k时为30 - 125mA，涓流充电阈值电压为4.7 - 5.1V。

五、引脚功能

1. BAT（引脚1）

电池感测输入，需要连接10µF或更大的旁路电容以保持环路稳定。在睡眠模式下，内部电阻分压器会断开，以减少电池的电流消耗。

2. SEL（引脚2）

必须连接到VCC。

3. CHRG（引脚3）

开漏充电状态输出，用于指示电池的充电状态。当电池充电时，该引脚被内部N沟道MOSFET拉低；当充电电流降至满量程电流的10%超过15ms时，N沟道MOSFET关闭，连接一个35µA的电流源到地；当定时器超时或输入电源移除时，该引脚进入高阻抗状态。

4. TIMER（引脚4）

定时器电容和恒压模式禁用输入引脚。通过连接一个电容到地来设置定时器周期，当该引脚连接到VCC时，定时器禁用，充电器进入恒流模式；将该引脚短路到地将禁用内部定时器功能和C/10功能。

5. GND（引脚5）

接地。

6. PROG（引脚6）

充电电流编程和关机输入引脚。通过连接一个电阻到地来编程充电电流，将该引脚浮空可使充电器进入关机模式。

7. DRV（引脚7）

用于驱动P沟道MOSFET或PNP晶体管的输出引脚。

8. VCC（引脚8）

输入电源电压，范围为8.8V至12V。当VCC低于VBAT + 54mV时，充电器进入睡眠模式。需要连接一个1µF的旁路电容。

9. SENSE（引脚9）

电流感测输入，需要连接一个感测电阻从VCC到该引脚。

10. ACPR（引脚10）

壁式适配器存在输出，当输入电压（壁式适配器）施加到LTC1732 - 8.4时，该引脚被内部N沟道MOSFET拉低，可用于驱动外部LED。

六、工作原理

1. 充电过程

当VCC引脚的电位高于欠压锁定（UVLO）水平且PROG引脚连接到地的编程电阻时，充电周期开始。如果电池电压低于4.9V，充电器进入涓流充电模式，涓流充电电流为满量程电流的10%。当电池电压高于4.9V时，充电器进入快速充电恒流模式，充电电流由RSENSE和RPROG的组合设置。当电池接近最终浮充电压时，充电电流开始下降，当电流降至满量程充电电流的10%时，内部比较器会关闭CHRG引脚的下拉N沟道MOSFET，并连接一个弱电流源到地，指示充电结束（C/10）条件。

2. 定时器控制

外部电容在TIMER引脚设置总充电时间，超时后充电周期终止，CHRG引脚进入高阻抗状态。要重新启动充电周期，可以移除输入电压并重新施加，或暂时浮空PROG引脚。

3. 电池检测

当插入电压低于8.05V的新电池时，LTC1732 - 8.4会重置定时器并开始新的充电周期；如果新电池电压高于8.05V，且定时器已超时，则充电不会开始；如果在充电过程中插入电压高于8.05V的新电池，定时器不会重置，充电将继续直到定时器超时。

七、应用注意事项

1. 充电器条件

当VCC引脚电压低于8.2V、压差（VCC - VBAT）小于54mV或PROG引脚浮空时，充电器关闭。

2. 欠压锁定（UVLO）

内部欠压锁定电路监测输入电压，当VCC低于8.2V时，充电器处于关机模式。为防止在VCC = 8.2V附近振荡，UVLO电路具有内置滞后。

3. 涓流充电和电池检测

充电开始时，如果电池电压低于4.9V，充电器进入涓流模式。如果低电压持续四分之一的总充电时间，电池被认为有缺陷，充电周期终止，CHRG引脚输出进入高阻抗状态。

4. 关机

通过浮空PROG引脚，使内部2.5µA电流源将引脚拉高超过2.457V的关机阈值电压，可使充电器进入关机模式。

5. 编程充电电流

电池充电电流的计算公式为：IBAT = (2.457V / RPROG)(800Ω / RSENSE) ，建议使用1%精度的电阻以确保稳定性。

6. 编程定时器

定时器长度通过TIMER引脚的外部电容编程，总充电时间为：Time (Hours) = (3 Hours) · (CTIMER / 0.1µF) 。连接TIMER引脚到VCC可禁用定时器并使充电器进入恒流模式。

7. CHRG状态输出引脚

通过使用两个不同阻值的上拉电阻，微处理器可以从该引脚检测三种状态：充电、C/10和停止充电。

8. ACPR输出引脚

当输入电源（壁式适配器）高于8.2V且比BAT引脚电压高55mV时，ACPR引脚被N沟道MOSFET拉低，可用于驱动LED。

9. 恒流模式

将TIMER引脚连接到VCC，LTC1732 - 8.4可作为可编程电流源，适用于充电NiMH或NiCd电池。

10. 稳定性

使用P沟道MOSFET作为传输晶体管时，充电器无需补偿即可稳定工作；使用PNP晶体管时，需要从DRV引脚到VCC连接一个1000pF的电容以稳定电压环路。

八、相关产品

Linear Technology还提供了一系列相关的电池充电器和控制器产品，如LT1510 - 5、LT1512、LTC1571 - 1/ LTC1571 - 2/ LTC1571 - 5等，这些产品在不同的应用场景中具有各自的优势，可以根据具体需求进行选择。

LTC1732 - 8.4是一款功能强大、性能稳定的锂离子线性电池充电器控制器，适用于多种电子设备的充电需求。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用场景和要求，合理选择和使用该控制器，以确保电池的安全、高效充电。你在使用LTC1732 - 8.4的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。