DC454锂离子线性电池充电器演示板快速上手

一、引言

在电子设备的设计中，电池充电器的性能至关重要。DC454演示板是一款专门为单节锂离子电池充电设计的恒流、恒压充电器，它采用了LTC1733芯片，具备独特的热反馈功能，能在不同环境下实现安全高效的充电。下面我们就来详细了解这款演示板。

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二、DC454演示板概述

（一）芯片特性

DC454演示板采用的LTC1733芯片，内部集成了P沟道功率MOSFET，拥有独特的热反馈环路。在高温环境或高功率耗散条件下，它能自动降低输出电流，既可以在正常条件下提供较大充电电流，又能在异常条件（如高温、高输入电压或低电池电压）下保证安全充电。该芯片采用10引脚MSOP热增强封装，底部有外露金属焊盘，便于焊接到PCB板上。

（二）其他特性

1. 预设浮动电压：提供4.1V和4.2V ±1%（DC364A - A）的预设浮动电压，可通过跳线选择。
2. 充电电流：具备1.24A的恒定电流，也可编程设置其他高达1.5A的充电电流。
3. 充电终止定时器：3小时充电终止定时器，可通过改变电容设置其他时间周期。例如，用电池模拟器评估时，可设置为30秒左右。
4. 手动关机：支持手动关机功能。
5. 低电池漏电流：输入电源移除时，电池漏电流小于1μA。
6. 电路简化：无需隔离二极管或电流检测电阻。
7. 涓流充电：针对深度放电电池提供C/10涓流充电。
8. 自动充电：当电池电压低于预设阈值时自动充电。
9. LED指示灯：包括输入电源OK指示灯（ACPR）、C/10充电指示灯（CHRG）和“温度范围外”故障指示灯（FAULT）。

（三）规格参数

参数	详情
输入电压范围 (V_{IN})	4.7V至7V（上限受PCB板散热限制）
输出电压 (V_{BAT})（恒压模式）	4.1或4.2V ±1%（通过跳线选择）
输出电流 (I_{BAT})（恒流模式）	1.24A ± 8%
输出电流 (I_{BAT})（涓流模式）	120mA ± 20%
C/10 CHRG LED阈值水平	125mA ± 25%
热反馈模式下电路板温度	80°C至85°C
涓流充电阈值电压	2.457V
输入电源移除时电池漏电流	<1μA

三、快速启动步骤

（一）推荐使用电池模拟器

为节省时间，建议使用电池模拟器。若使用实际可充电锂离子电池，需尽量减小充电器与电池之间的直流电阻，因为这会影响恒压模式下的充电电流。

（二）所需测试设备

设备	规格
输入电源实验室电源	0至7V，1.5A
测量输入电压 (V_{IN}) 的数字电压表	3½ 位
测量电池电压 (V_{BAT}) 的数字电压表	4½ 位，分辨率至1mV
测量PROG引脚电压的数字电压表	3½ 位，分辨率至1mV
测量电流检测电阻两端电压（ (I_{BAT}) ）的数字电压表	100mV量程
4.1或4.2V可充电锂离子电池或电池模拟器	电池模拟器包括：0至5V、2.5A带粗调和细调输出电压控制的电源；2Ω、10W功率电阻（电源预载）；0.1Ω、1%、1W用于测量充电电流的电流检测电阻；1k、1%、0.5W用于测量电池漏电流的电流检测电阻

（三）设置步骤

1. 设置跳线JP1选择电池电压：4.2V电池，JP1应连接中心引脚和顶部引脚；4.1V电池，连接中心引脚和底部引脚。
2. 设置跳线JP2到上位置，启用电路。
3. 将输入电源设置为0V，然后连接到演示板的 (V_{IN}) 和GND引脚。
4. 将电池模拟器设置为0V，然后连接到BAT和GND引脚。
5. 按设置图连接数字电压表，测量 (V{IN}) 、VPROG、充电器电压（ (V{BAT}) ）和充电电流（ (I_{BAT}) ）。

四、评估过程

（一）欠压锁定功能

将输入电源增加到约4.0V（电池模拟器电源设置为0V），此时充电器输出电压和充电电流应为0，CHRG和ACPR指示灯应熄灭，FAULT指示灯应亮起，这是由于欠压锁定功能使充电器关闭。

（二）涓流充电

将输入电压增加到5V，保持电池模拟器电源为0V。此时CHRG和ACPR指示灯应亮起，FAULT指示灯应熄灭，充电器输出电压（ (V_{BAT}) ）约为300mV，充电电流约为100mA（充电电流数字电压表显示10mV），这是深度放电电池的涓流充电模式。

（三）恒流充电

从0V开始，缓慢增加电池模拟器电源（ (V_{BAT}) ），观察数字电压表上充电器的输出电压。当充电器输出电压超过约2.4V时，充电器将突然进入充电周期的恒流阶段，充电电流会突然跳至约1.24A（充电电流数字电压表显示124mV），进入恒流模式。

（四）VPROG验证

当1.24A充电电流流入电池模拟器时，测量编程引脚电压VPROG。该电压与充电电流成正比，1.5V表示满编程电流（1.24A）。

（五）恒压充电

1. 继续缓慢增加电池模拟器电源，模拟电池接受充电。充电电流应保持在编程值1.24A，直到充电器输出电压接近预设充电电压约10mV时，充电电流开始下降，这是充电周期恒压阶段的开始。
2. 继续缓慢增加电池模拟器电源，直到充电电流降至约200mA（充电电流数字电压表显示20mV），读取充电器输出电压，该值即为充电器浮动电压，根据SELECT跳线位置，为4.1V ± 40mV或4.2V ± 40mV。

（六）关机

将SHDN/CHRG跳线JP2移到中心和底部引脚，充电器关闭，充电电流降至0mA，进入关机模式。将跳线移回原位置可恢复充电。

（七）C/10充电接近完成

继续缓慢增加电池模拟器电源，观察CHRG指示灯。当充电电流降至编程充电电流1.24A的约10%时，指示灯熄灭，这验证了C/10输出正常工作。当CHRG指示灯熄灭时，电池约充电94%，充电器将继续充电3小时（使用0.1μF定时电容）后停止，此时电池100%充电。

（八）再充电

定时器超时后，缓慢降低电池模拟器电源。当电压降至约3.95V（跳线JP1处于4.2V位置）时，1.24A充电电流应恢复，这就是再充电阈值电压。为便于评估，可将定时器电容（C3）从0.1μF降至270pF，将时间从编程的3小时缩短至约30秒。

（九）睡眠模式

为验证睡眠模式下的电池漏电流，移除输入电源电压或关闭电源，将0.1Ω电流检测电阻替换为1kΩ，将电池模拟器电源设置为约4V。此时充电电流数字电压表将以1mV/μA的比例读取电池漏电流。

（十）热控制环路

1. 将输入电压增加到约6.5V，将电池模拟器电源降低到约2.8V，这会增加功率耗散，使LTC1733结温升高。当结温达到约105°C时，充电电流会降低以保持结温在105°C（印刷电路板温度约为82°C）。
2. 增加电池模拟器电压或降低输入电压，可降低充电器功率耗散，使充电电流恢复到编程电流1.24A。

五、总结

DC454演示板为锂离子电池充电提供了一个高效、安全且功能丰富的解决方案。通过热反馈环路和多种充电模式，能适应不同的充电需求和环境条件。电子工程师在设计相关产品时，可以参考这款演示板的设计思路和参数，开发出更优质的电池充电系统。你在实际使用中是否遇到过类似充电器的问题呢？又有哪些独特的解决方案呢？欢迎在评论区分享。