锂离子(Li-Ion)电池在便携式系统中越来越受欢迎，因为它们在与旧的镍镉和镍氢化学物质相同的尺寸和重量下增加了容量。例如，配备锂离子电池的便携式计算机可以比配备镍氢电池的同类计算机拥有更长的工作时间。然而，设计锂离子电池系统需要特别注意充电电路，以确保电池快速、安全、完整地充电。

一种新的电池充电IC ADP3810是专门为控制1到4节锂离子电池的充电而设计的。4.2 V、8.4 V、12.6 V、16.8 V四种高精度固定终端电池电压可选;它们保证了±1%的最终电池电压规格，这对锂离子电池充电非常重要。配套设备ADP3811与ADP3810类似，但其最终电池电压是用户可编程的，以适应其他电池类型。两种ic都能精确控制充电电流，实现电流在1安培以上的快速充电。此外，它们都具有精确的2.0 v基准，以及用于隔离应用的直接光耦合器驱动输出。

锂离子充电:锂离子电池通常需要恒流、恒压(CCCV)类型的充电算法。换句话说，锂离子电池应该以设定的电流水平(通常从1到1.5安培)充电，直到达到最终电压。在这一点上，充电器电路应该切换到恒压模式，并提供必要的电流来保持电池在这个最终电压(通常是4.2 V每个电池)。因此，充电器必须能够提供稳定的控制回路，以维持电流或电压在一个恒定值，这取决于电池的状态。

锂离子电池充电的主要挑战是在不过度充电的情况下实现电池的全容量，否则可能导致灾难性的故障。误差的余地很小，只有±1%。过充超过+1%可能导致电池失效，但过充超过1%会导致容量下降。例如，锂离子电池充电不足100 mV (4.2 v锂离子电池充电不足2.4%)会导致容量损失约10%。由于误差空间很小，因此对充电控制电路的精度要求很高。为了达到这种精度，控制器必须具有精确的基准电压，低偏移高增益反馈放大器和精确匹配的电阻分压器。所有这些组成部分的综合误差必须导致总体误差小于±1%。ADP3810结合了这些元素，保证了±1%的整体精度，使其成为锂离子充电的绝佳选择。

ADP3810和ADP3811:图1显示了ADP3810/3811在简化CCCV充电器电路中的功能图。2 " g(m)放大器(电压输入，电流输出)是IC性能的关键。GM1通过分流电阻R(CS)和GM2感知并控制充电电流，并控制最终电池电压。它们的输出以“或”配置连接，并且两者的设计使得它们的输出只能拉起共同的COMP节点。因此，电流放大器或电压放大器在任何给定时间控制充电回路。COMP节点被一个“g(m)”缓冲。输出级(GM3)，其输出电流直接驱动dc-dc转换器控制输入(在隔离应用中通过光耦合器)。

ADP3810包括精密薄膜电阻，可准确划分电池电压，并将其与内部2.0 v参考电压进行比较。ADP3811不包括这些电阻，因此设计人员可以根据以下公式使用外部电阻对编程任何最终电池电压。缓冲放大器提供高阻抗输入，使用VCTRL输入对充电电流进行编程，低压锁定(UVLO)电路确保顺利启动。

为了理解“OR”配置，假设充电器中插入了一个完全放电的电池。电池的电压远低于最终充电电压，因此GM2的VSENSE输入(连接到电池上)使GM2的正输入远低于内部2.0 v参考。在这种情况下，GM2想要拉低COMP节点，但它只能向上拉，所以对COMP节点没有影响。由于电池没电了，充电器开始增加充电电流，电流回路开始控制。充电电流在0.25欧姆电流分流电阻(RCS)上产生负电压。该电压由GM1通过20欧姆电阻(R3)检测。平衡时，(I(CHARGE)R(CS))/R(3) = -V(CTRL)/80 kohms。因此，电荷电流保持在

如果电荷电流趋于超过设定的水平，则GM1的V(CS)输入被强制为负，从而驱动GM1的输出高电平。这反过来又拉起COMP节点，增加输出级的电流，减少dc/dc转换器块的驱动(可以通过各种拓扑实现，如反激、降压或线性级)，最后减少充电电流。这个负反馈完成了充电电流控制回路。

当电池接近其最终电压时，GM2的输入达到平衡。现在GM2将COMP节点拉高，输出电流增加，导致充电电流减小，保持V(SENSE)和V(REF)相等。充电回路的控制由GM1改为GM2。由于两个放大器的增益非常高，因此从电流控制到电压控制的过渡区域非常尖锐，如图2所示。该数据是在图3的10 v版本的离线充电器上测量的。

完整的离线锂离子充电器:图3显示了使用ADP3810/3811的完整充电系统。这款离线充电器采用经典的反激式结构，设计紧凑、低成本。该电路的三个主要部分是一次侧控制器，功率场效应管和反激变压器，以及二次侧控制器。本设计使用直接连接到电池的ADP3810，以0.1到1a的可编程充电电流为2节锂离子电池充电至8.4 V。输入范围从70到220 V ac-用于通用操作。这里使用的主要侧脉宽调制器是行业标准3845，但也可以使用其他PWM组件。充电器实际输出规格由adp3810 /3811控制，保证最终电压在±1%以内。

ADP3810/3811控制输出的电流驱动器直接连接到光耦合器的光电二极管，不需要额外的电路。它的4ma输出电流能力可以驱动各种光耦合器，这里使用的是MOC8103。光电晶体管的电流流过R(F)，在3845的COMP引脚处设置电压，从而控制PWM占空比。控制开关稳压器的设计使得光耦合器增加的LED电流减小了转换器的占空比。

当来自ADP3810/3811的信号控制平均充电电流时，初级侧应该有一个周期的开关电流限制。这个电流限制必须设计成这样，当二次电路或光耦合器发生故障或故障时，或在启动期间，主电源电路元件(场效应管和变压器)不会过度受压。当二次侧V(CC)高于2.7 V时，ADP3810/ 3811接管并控制平均电流。初级侧限流由连接在功率NMOS晶体管、IRFBC30和地之间的1.6欧姆电流检测电阻设定。

ADP3810/3811作为次级侧的核心，设定了充电器的整体精度。整流只需要一个二极管(MURD320)，不需要滤波电感。二极管还可以防止电池在输入电源断开时反向驱动充电器。1000µF电容器(CF1)在没有电池存在时保持稳定性。RCS检测平均电流(见上文)，ADP3810直接(或adp3811通过分压器)连接到电池，以检测和控制其电压。

利用该电路，实现了一个完整的离线锂离子电池充电器。反激拓扑结构结合了ac /DC转换器和充电器电路，从而实现了紧凑、低成本的设计。该系统的精度取决于副侧控制器ADP3810/3811。该设备的架构也适用于其他电池充电电路。例如，通过配对ADP3810和ADP1148，可以很容易地设计出标准的dc-dc降压型充电器。一个简单的线性充电器也可以只用ADP3810和一个外部通管来设计。在所有情况下，ADP3810固有的精度控制充电器，并保证锂离子充电所需的±1%的最终电池电压。