引言

LTC4012 是一款非常流行和適合多種化學(xué)組成的電池充電器，已用在各種應(yīng)用中。這款控制器為用戶提供柵極驅(qū)動器、電流檢測輸入、溫度合格的充電和多個信號輸出。該器件的數(shù)據(jù)表還詳細(xì)說明了一系列有用的功能，其中之一是，能夠在正常工作時改變或調(diào)節(jié)充電電流。這一功能非常適合用于輸入電流有限的系統(tǒng)。一個很好的例子是，由交流適配器供電的計算機系統(tǒng)，這時適配器提供功率和電流的能力是有限的。而這有限的功率和電流也許一大部分要提供給 CPU 和內(nèi)存。顯然，在這種情況下，降低電池充電電流以滿足 CPU 的需求是個好主意。充電電流設(shè)定是通過以可變占空比的信號控制外部晶體管來實現(xiàn) (參見圖 1)，圖中電路采用了數(shù)據(jù)表 (注 1) 中所述 “設(shè)定 PWM 電流” (Programming PWM Current) 的電路。本文的目的是，建立充電電流隨控制信號占空比呈線性變化的區(qū)域。

電路說明和功能

圖 1 所示解決方案包括 LTC4012 電池充電器以及由 MOSFET Q1、Q2、電感器 L1 和輸入輸出濾波電容器構(gòu)成的功率鏈路。如果電源出故障或掉電，MOSFET Q3 就斷開充電器與輸入線路的連接，MOSFET Q4 則連接電池和負(fù)載。通過低功率 MOSFET Q5 柵極提供的脈沖控制信號的占空比，調(diào)節(jié)流向電池 BAT 的充電電流。

基于 LTC4012 (注 2) 的充電器用來測試不同的電池和充電電流值。充電電流值隨控制脈沖信號的占空比呈線性變化的區(qū)域設(shè)定在 15% 到 80% 占空比之間。如果占空比超過 80%，充電電流逐漸減小，不再增大。相反，如果占空比低于 15%，那么充電電流急劇下降。圖 2 說明了這一點，就加在晶體管 Q5 柵極的控制脈沖而言，顯示了 15% 至 80% 占空比之間的完美線性區(qū)。

計算設(shè)定充電電流電阻器的值

考慮 PWM 最大占空比為 80% 的限制，那么圖 1 中決定充電電流的電阻器可按照以下表達(dá)式計算：

RSENSE=0.1VIMAX

其中，RSENSE 是電池電流檢測電阻器，

RP=1.2085V*RIN0.125V+11.67μA*RIN

RP 是 80% 占空比時 RMAX 和 RPROG 并聯(lián)連接的總阻抗，

RPROG=RP*RMAX(RMAX-RP)

RPROG 是連接 Q5 的電阻器，由占空比可變的 50kHz 脈沖切換。

圖 1：采用充電電流 PWM 的 LTC4012 鋰離子電池充電器的電原理圖

就最大充電電流為 3.3A 的鋰離子電池而言，假定 RMAX 為 511kΩ、RIN 為 3.01kΩ 和最大占空比為 80%，那么計算得出 RSENSE 為 0.03Ω，RPROG 為 23.7kΩ。圖 2 顯示了這款電池的充電電流隨控制脈沖占空比的變化。也測試了最大充電電流為 5.0A 的另一款電池 (RSENSE 為 0.02Ω，RPROG 為 23.7kΩ)，參見圖 2 所示充電電流隨占空比變化的圖形。

圖 2：最大充電電流為 3.3A 和 5.0A 時，充電電流隨 PWM 占空比變化的圖形

結(jié)論

LTC4012 是一款非常流行的電池充電器，用于很多工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。采用低功率電壓源的系統(tǒng)常常使用脈沖寬度調(diào)制來限制和設(shè)定鋰離子電池充電電流，以向應(yīng)用的關(guān)鍵組件供電。在這種情況下，PWM 占空比應(yīng)該限制在 15% 至 80% 的范圍。

參考資料

注 1: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4012fa.pdf，LTC4012 充電器數(shù)據(jù)表

注 2: http://www.linear.com.cn/solutions/3746， DC1614A - LTC4012CUF演示電路板