笔记本电脑最近的趋势是电池工作时间的延长和处理器速度的提高。这两个要求，再加上电池充电速度更快(1-2小时)的需求，给电池充电电路和墙壁适配器带来了压力。一个典型的笔记本电脑系统配置如图1所示。

墙壁适配器是典型的AC/DC转换器，负载电流为3A-4A，输出电压为20V。当笔记本电脑运行时，来自墙壁适配器的所有可用电流都可能被系统消耗，没有剩余的电力用于给电池充电。然而，只要系统的功率要求低于墙壁适配器的电流限制，电池充电就可以恢复。为了在尽可能短的时间内给电池充电，充电应该在系统有剩余电流时开始。理想的情况是电池充电电流和系统电流之和刚好低于墙壁适配器的电流限制:

其中I(IN_MAX)是墙壁适配器电流限制，I(SYS)是系统负载电流，I(CHARGER)是电池充电器电流。

为了实现这一目标，有必要调整电池充电器电流，使两个电流的总和刚好低于最大可用输入电流I(IN_MAX)。LT1505集成了专利电池充电器输入电流限制功能以及提供完整的单芯片电池充电电路解决方案所需的其他功能。

LT1505特性

LT1505是一种恒流(CC)，恒压(CV)电流模式切换电池充电器电路，具有以下特点:

• 0.5%基准电压

• 5%输出电流调节

• 输出电压预设为3或4个锂离子电池(12.3V, 12.6V, 16.4V和16.8V)

• 输出电压可编程从1V到21V

• 低V(IN)- V(OUT)操作(dropout <0.5V)

• 可编程交流墙适配器电流限制

• 可编程峰值电池充电电流

• 关机时电池损耗<10µA

• 94%的效率

电路描述

LT1505是采用n沟道mosfet的同步降压变换器。LT1505工作频率为200kHz，可与频率高于240kHz的外部时钟同步。LT1505 IC具有欠压锁定电路，可检测输入电源的存在并使电池充电。一旦超过欠压闭锁，PWM将开始运行，输入MOSFET M3导通，从而降低其内部主体二极管D(body)的压降(见图2)。

LT1505监控来自墙壁适配器的电流并控制电池充电器的电流。例如，如果使用一个3A, 20V的墙壁适配器和一个12.6V的锂离子电池组，当系统关闭时，电池充电电流的峰值可以设置为:

式中I(BATT MAX)为系统空闲时电池的最大充电电流，η为电池充电器的效率，V(IN)为壁式适配器输出电压，V(BATT)为电池充电电压。

假设效率为90%，上面的例子可以提供超过4A的电池充电电流。当系统电流超过(I(IN_MAX) - I(CHARGER))时，LT1505将降低电池充电电流。例如，如果使用20V, 3A的墙壁适配器，系统从适配器吸取2A，则为电池充电的可用电流为I(CHARGER) = 1A。由此得到的电池充电电流I(BATT)为:

或

来自墙壁适配器的输入电流通过电流检测电阻R(S4)。输入电流的一部分进入系统负载，其余部分进入LT1505电池充电器。R(S4)上的电压降由一个阈值为90mV的电流比较器监测。一旦达到90mV的阈值，LT1505将降低编程电池充电电流，使峰值输入电流不超过预设限制。因此，最大输入电流I(IN_MAX)为:

其中I(SYSTEM)为系统负载电流，I(CHARGER)为LT1505电池充电器电流，R(S4)为电流检测电阻。利用图2中的电阻值0.025欧姆，将输入限流I(IN_MAX)设为3.6A。

电池充电电流限值由R(PROG)、R(S1)、R(S2)设定，为:

式中V(PROG)为参考电压2.465V。图2中的值被选择为4A的电流限制(I(BAT_MAX))。将R(S1)更改为0.050欧姆将设置I(BAT_MAX)为2A。

另外，电池充电峰值电流(I(BAT_MAX))可由上位机编程。如果用电阻网络代替R(PROG)，则I(BAT_MAX)可以以0.25A的增量设置，如图3所示。

图2中的电池充电器通过同步运行和输入功率场效应晶体管实现了高效率。效率高达94%，如图4所示。

PCB布局

在布放PCB板时，建议采用多层布放，其中一个内层作为实接平面。LT1505和与其相关的低功耗组件应尽可能紧密地保持在一起。此外，所有电源元件应保持在一起并靠近LT1505控制电路。目标是保持所有高功率开关电流尽可能的局域化。连接到接地面的组件应尽可能靠近接地面的引脚放置过孔。此外，电源组件应该有更大或多个通孔连接到接地平面。避免将电源组件置于LT1505 IC的输入和输出电流流过的方式。此外，为了保持组件温升低，请尽可能多地使用铜。对于高功率网络，如图2中连接V(IN)、V(CC)、SW、V(BAT)和GND的网络，使用多边形平面将有助于散热，并降低导体和mosfet的功耗。

其他应用程序

LT1505还可以用于其他系统拓扑，例如图5所示的电信应用程序。图5中的电路使用电池来提供峰值功率需求。通过这样做，从墙壁适配器所需的峰值功率可以比负载所需的峰值功率低得多。墙壁适配器只能提供平均功率。

结论

LT1505是一款完整的单芯片电池充电器解决方案，可满足当今高性能笔记本电脑应用中苛刻的充电要求。该设备需要少量的外部组件，并提供所有必要的电池充电和电源管理功能。高效率和小尺寸使其易于与笔记本电脑电路集成。此外，通过添加一个简单的外部电路，充电可以很容易地由主机控制，允许更复杂的充电方案。