锂离子电池，包括锂离子聚合物，相对来说接近于完美的电池:高能量密度，重量轻，低自放电，高电压(与其他电池相比)，没有记忆问题，低维护，最重要的是，它们充电简单。当然，它也有一些缺点，但我们把它留到本文的后面。

由于许多手持产品可以使用单个锂离子电池，因此许多单个电池充电器使用线性而不是开关拓扑结构。线性充电器比开关简单，在便携式设备典型的低输入输出电压差下效率相当高。

本文介绍了一个简单的独立1A电池充电器，它结合了许多理想的充电器功能和一个LDO稳压器，在一个微小的3mm × 3mm低配置DFN封装。并对锂离子电池的优缺点和充电方法进行了简要的讨论。

锂离子电池充电简单

有几种推荐的锂离子电池充电方法。一种方法是在电池上施加电流限制的恒压3小时，然后停止。使用这种方法，只要充电电流设置在大约C(1)和C/2之间，电池将在3小时后完全充满电。

第二种类似的方法是在监测充电电流的同时对电池施加电流限制的恒定电压。在充电周期的第一部分，充电器处于恒流模式，随着电池接受充电，电池电压缓慢上升。当电池电压接近程序设定的恒定(浮动)电压时，充电电流开始呈指数级下降。当充电电流下降到足够低的值时，充电器停止充电。根据选择的最小充电电流，电池的电量在95%到100%之间。由于锂离子电池不能吸收过充电，所以当电池充满电时，所有的充电电流必须停止。

一个小DFN封装中的充电器和LDO稳压器

LTC4063是一款完整的单电池锂离子电池充电器，为用户提供了充电终止方法的选择，并包括一个可调的低差100mA线性稳压器。除了通常的恒流/恒压充电算法外，其他理想的功能还包括在高环境温度和/或高功耗条件下降低充电电流的功率限制。这使得充电器在正常条件下提供更高的充电电流，并且在异常条件下(如高环境温度，高输入电压或低电池电压)仍然提供安全充电。

LTC4063包含许多其他锂离子充电器的常见功能，包括低电量涓流充电，自动充电，充电电流监视器，充电状态输出，能够从USB电源充电，当V(IN)移除时电池漏电流低，精确(±0.35%)电池浮压精度。

这款线性充电器与其他单电池充电器的区别在于可选择的充电终止和板载电压调节器。终止可以基于总时间，这是可编程的，或最小充电电流，这也是可编程的，或充电周期可以由用户通过充电使能引脚停止。

低压差稳压器由电池供电，可从1V调节到近4.2V，可为负载提供高达100mA的电压。低15µA的工作静态电流和2.5µA的关机电流延长电池寿命。

充电终止方法:使用哪一种

充电周期的第一部分包括将恒定电流(通常为1C)强制进入电池，直到电池电压接近程序设定的浮动电压(通常为4.2V±1%或更好)，此时充电电流开始下降。对于耗尽的电池，这种情况发生在大约30分钟后，电池充电状态约为满容量的55%。由于充电电流在充电周期的恒压部分下降得相当快，电池需要另外2小时才能使电池达到100%的充电水平。不幸的是，在不超过建议充电电压的情况下，没有太多可以加快这部分充电周期的方法。

一些充电器利用位于电池组附近或内部的负温度系数(NTC)热敏电阻来测量电池温度。如果电池温度低于0°C或高于50°C，则不允许开始充电循环，从而保护电池。在正常的充电周期中，锂离子电池的温升很小。

图1显示了900mAHr锂离子聚合物电池在1C倍率下的LTC4063充电周期。曲线显示了充电电流、电池电压、充电容量与电池电压的关系CHRG输出信号。由于选择了计时器终止方法，充电周期在大约172分钟后结束，电池在100%充电水平。(注:充电周期接近尾声时的充电电流很低，只有6mA)。在图1中还显示了CHRG开漏输出信号，当充电电流低于50mA (I(DETECT)阈值)或约C/20时，该信号被编程为高电平。

如果选择最小充电电流终止法而不是定时器终止法，则充电周期将在CHRG信号变高(105分钟后)。此时，电池的电量约为97%，剩下的3%需要再充电一个小时。LTC4063的可编程I(DETECT)电流阈值电平具有出色的精度，即使在低至5mA的电流电平下也是如此。编程一个低I(检测)电流并选择最小电流终止将导致充电周期大约在定时器终止的同时结束。

哪种终止方式更好?从上一段来看，似乎没有太大的区别，因为通过选择低I(DETECT)电流水平，这两种方法几乎可以完全相同。在充电周期中可能需要选择不同的充电电流水平的情况下，或者在充电仍然具有部分电荷的电池时，最小充电电流终止可以具有优势，充电周期可以非常短。但是，如果负载大于编程I(DETECT)电流水平永久连接到电池，则定时器终止可能更好。在这种情况下，电荷循环可能永远不会终止。在定时器终止时，如果定时器结束时电池未达到4.1V的充电阈值，则定时器复位，开始新的充电周期。

关于电池容量和充电电流

正确的充电电流总是与电池的容量或简单的“C”有关。字母“C”是一个术语，用于表示制造商所述的电池放电容量，其测量单位为mAHr。例如，900mAHr的额定电池可以在电池耗尽之前提供900mA的负载一小时。在同样的例子中，以C/3的速率给电池充电意味着以300mA的电流充电。

可充电锂离子电池快速入门

在锂离子电池家族中，有几种配方:主要是锂钴氧化物或锂锰氧化物作为正极，焦炭或石墨作为负极。电解质在圆柱形电池中是液体，在锂离子聚合物电池中是固体或凝胶。由于聚合物电池中不使用液体，因此电池包可以由廉价的轻质箔袋组成，可以制成各种形状，包括非常薄的电池，非常适合手机和其他小型手持设备。虽然不同类型的锂离子电池的放电特性和性能各不相同，但充电特性基本相同。

可充电锂电池技术相对较新，正因为如此，未来电池性能的许多改进几乎是肯定的。毫无疑问，不同的材料、化学物质和结构将生产出越来越接近完美电池的电池。

推荐的充电电压是电池容量、电池寿命和电池安全之间的折衷。较高的充电电压增加了mAhr电池的容量，但缩短了电池的寿命。出于安全考虑，也有必须遵守的上限。最常见的充电电压是4.2V±1%，尽管未来的电池设计可能会有稍高的电压。在对循环寿命大于电池容量的应用中，较低的充电电压可大大增加循环寿命。浅放电循环比深放电循环更能延长循环寿命。锂离子电池的使用寿命通常在其容量下降到额定容量的80%时结束。

关于锂离子电池的一个鲜为人知的事实是它们的老化特性。锂离子电池的使用寿命是有限的，无论是储存还是日常使用。永久容量损失，特别是锂锰化学，随着充电水平和温度的增加而增加。例如，在25°C下，以40%的充电水平存储电池一年可能导致4%的永久容量损失，而如果以100%的充电水平存储，永久容量损失将接近20%。在40°C下以100%充电水平存储，一年后可能会产生高达35%的永久性容量损失。当然，锂离子电池技术的进一步改进肯定会最大限度地减少老化。

锂离子电池不能吸收过充。当电池充满电时，必须完全停止充电电流。过度充电会导致内部镀锂金属，这是一个安全问题。此外，根据电池的化学性质，锂离子电池不应在低于2.5V至3V的情况下放电，因为内部镀铜会形成短路。

什么是电池组保护?

大多数锂离子电池制造商不会出售电池，除非它们包括内置的电池组保护电路，以确保安全和延长电池寿命。该电路包括一个与电池串联的场效应管开关，当电池充电或放电时，当发生过压、欠压、过流和过温情况时，该开关会关闭。充电时长时间过电压会导致电池过热、破裂甚至爆炸。放电时，当电池电压低于设定的阈值或电池电流超过设定的限值时，电池组保护将断开电池。没有包装保护，锂离子电池很容易损坏，甚至更糟，可能导致其他电路损坏或人身伤害。

结论

LTC4063锂离子电池充电器为用户提供了封装(3mm × 3mm DFN)，高充电电流(1A)，紧浮电压(0.35%)，低I(DETECT)电流能力(5mA)，终端选择和集成的100mA LDO稳压器的出色组合。另外两种充电器具有相似的充电特性，但在功能上有所不同。LTC4061没有调节器，但包括一个NTC温度鉴定输入，一个USB电流选择输入和一个额外的状态输出。LTC4062用可编程比较器和基准取代LDO稳压器，还包括USB电流选择输入。