最新的高容量锂离子电池满足了耗电量大的便携式设备的需求，但它们也增加了对电池充电器的要求——对于标准的线性充电器来说，这种要求可能太高了。例如，一个线性充电器，在1A的充电电流下工作，在1小时内将1Ahr的电池充电到70%的容量，并在3小时内充满。新的2Ahr电池需要两倍的电流才能在相同的时间内充满电。问题是，一个工作在2A的线性充电器会产生太多的热量，无法持续充电，效率太低了。LTC4001通过集成高效PWM充电器来实现2A电池的连续充电，从而解决了这个问题。它可以与标准和限流墙壁适配器一起工作，后者可以降低电池充电器的耗散和工作温度。

大功能;占用空间小

基于LTC4001的全功能电池充电器需要的面积不超过一角硬币(图1)。完全可编程定时器和充电速率终止包括在内。自动电池“加满”也包括在内。过滤可以防止在嘈杂的环境中发生意外充电(例如在GPRS蜂窝电话中发现)。LTC4001与NTC热敏电阻一起工作，用于电池温度检测。包括远程电池传感。软启动是完全可编程的。LTC4001还驱动充电状态led，并为基于微处理器的设计提供逻辑信号。

LTC4001很小，适合4mm × 4mm的封装，但其他因素也有助于充电器的小足迹。高工作频率(1.5MHz)减小了电感和电容器的尺寸。输入短路阻塞是内置的，所以不需要外部二极管。电流感测是内部的，所以不需要一个昂贵的毫欧姆大小的电流感测电阻。

在LTC4001内部

LTC4001是一个完整的2A锂离子电池充电器的基础(图2)。一个50mA的线性充电器提供电池调理，而一个同步降压充电器提供恒流/恒压高倍率充电(高达2A)。保护和锁定防止各种事件，包括:在电池和墙壁适配器输入短路;充电电流编程不当;开路电池和/或过压电池;有缺陷的电池;墙上适配器电压不足;芯片过热现象;电池温度过高或过低。

一个简单的充电器

图3显示了一个2A电池充电器的骨架。只有五个额外的组件，这个充电器提供了一个高效率，高功率的解决方案。这种实现省去了状态指示灯、电池温度监控和计时器(可能由微处理器提供)。代替定时器，当充电电流下降到高倍率充电电流的十分之一以下(在这种情况下，I(DET)阈值等于200mA)时，充电终止。通过将定时器引脚连接到I(DET)引脚而不是地(允许微处理器完全控制电荷终止)，可以完全击败内部电荷终止。

添加状态灯

的CHRG引脚表示各种充电器状态(表1)。将该引脚串联一个电阻和LED到V(in)(图4)表示充电器关闭(LED关闭)，高倍率充电或电池调节(LED持续亮起，高亮度)，电池温度超出范围/NTC故障(LED闪烁)。

LED还显示电池何时几乎充满电。当电池接近浮压并且充电电流低于I(DET)阈值时，LED将昏暗点亮。这很难看到，因此更好的方法是使用两个LED来指示所有充电器状态(图5)。

与微处理器接口

的所有可用状态之间的区别，如图6所示CHRG销。要检测电池调节或高速率充电，强制数字输出引脚，OUT，高，并测量电压上CHRG销。n通道mosfet拉扯CHRG低甚至与2k上拉电阻。充电快结束时，NMOS关闭，然后CHRG只吸收30µA。IN引脚被连接到OUT的2k电阻拉高。如果OUT被置于高阻抗状态，则30µa的吸收电流从CHRG销拉低。当充电停止时，CHRG打开和OUT保持高，即使有一个390k的上拉电阻。

如果在高倍率充电过程中出现了电池温度故障，则需要使用CHRG针闪烁使用锯齿脉冲模式。此模式的标称时序如图7所示。额外的边缘为微处理器提供快速指示，并可用于驱动微处理器中断线，以实现低处理器开销，但在使用led时仍然提供可见的故障指示。

电池温度传感

通过增加一个电阻和一个热敏电阻，可以包括电池温度传感。LTC4001是为Vishay Dale的“R- t曲线2”热敏电阻设计的，但任何R(冷)对R(热)比约为7的热敏电阻也可以工作。如果不需要电池感应，则NTC引脚接地。

操作常规和电流有限的墙壁适配器

带或不带电流限制的墙壁适配器都可以与LTC4001一起使用，但是使用电流限制的墙壁适配器可以实现最低功耗电池充电。要使用此功能，请将LTC4001编程为高于墙壁适配器电流限制。例如，如果墙壁适配器电流限制为2A，则将LTC4001充电电流设置为略高于2A(允许公差)。

为了理解限制电流的壁式适配器的操作，假设电池电压V(BAT)最初低于V(TRIKL)，即涓流充电阈值(图8)。电池充电开始于大约50mA，远低于壁式适配器的电流限制，因此进入LTC4001的电压(V(IN))是壁式适配器的额定输出电压(V(adapter))。电池电压上升，最终达到V(TRIKL)。线性充电器关闭和PWM(高速率)充电器打开使用软启动。在软启动周期中，电池充电电流上升，导致墙壁适配器负载电流相应增加。当墙壁适配器达到电流限制时，墙壁适配器输出电压崩溃，并且LTC4001 PWM充电器占空比上升到100% (LTC4001降压调节器中的顶部PMOS开关连续保持打开)。当电池电压接近V(FLOAT)时，浮压误差放大器命令PWM充电器输出小于I(LIMIT)。墙壁适配器退出电流限制，V(IN)跳回V(适配器)。电池充电电流随着V(BAT)的升高而持续下降，在V(FLOAT)处降至零。

由于充电电流最大时，LTC4001的压降很低，因此功耗也很低。

损耗低

涓流充电使用线性充电器，但低充电电流产生低功耗，通常为256mW (V(IN) = 5V，高速率充电使用高效降压开关，在2A时充电器的总耗损约为1.2W(图9)。由于LTC4001内部电池充电路径的压降非常小，所以使用电流限制的墙壁适配器进行高速率充电可以产生更低的充电器耗损(在V(BAT) = 4.2V时使用2A电流限制的墙壁适配器可以产生537mW)。

那么LTC4001的耗散如何与2A线性充电器相比较呢?线性充电器的大部分耗散发生在串联通流元件中，因此耗散大约等于通流元件中的压降乘以充电电流。在发生高速率充电的最低电池电压下发生最坏情况耗损(与LTC4001进行有效比较，这将是2.85V)。对于5.0V输入，这意味着耗散为4.3W!更高的输入电压使情况更糟。

有铃铛和哨子的战马

一个功能齐全的电池充电器如图10所示。它包括一个三小时定时器，电池温度监测，可编程充电和I(DET)电流，遥感和状态灯。当检测到电池短路或电池温度超出正常范围时，包含故障指示灯。

结论

LTC4001为小型、低零件数量、全功能、高效率的锂离子电池充电器树立了新标准。低功耗使连续2A电池充电成为可能，将耗散减少到大约五分之一的直线充电器耗散。