鋰電充電IC LC3053D 貼片鋰電芯片

• 來源：宇芯電子 更新時間：2020-10-22 11:03:10點(diǎn)擊：6次

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  鋰電充電IC LC3053D 貼片鋰電芯片

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的概述：
  

          LC3053D是一款專門為高精度的線性單節(jié)鋰電池充電器設(shè)計的控制電路，非常適合那些低成本、便攜式的充電器使用。它集高精度恒定電流充電、恒定電壓充電、電池狀態(tài)檢測、溫度保護(hù)、充電結(jié)束低泄漏、充電狀態(tài)指示等性能于一身，可以廣泛地使用于藍(lán)MP3、DCS、GPS等充電器領(lǐng)域。

          LC3053D通過檢測電池電壓來決定其充電狀態(tài)：預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電。

          LC3053D充電的狀態(tài)指示清晰，使用方便。

  

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的特點(diǎn)：
  

  • 單節(jié)鋰電池充電器的理想控制電路

  • 4.5V~6.5V輸入電壓范圍

  • 高達(dá)400mA的可調(diào)充電電流

  • 無需MOSFET、電流檢測電阻和隔離二極管

  • 熱調(diào)節(jié)功能保證在不會出現(xiàn)過熱的前提下輸出最大的充電電流

  • 通過USB端口直接對單節(jié)鋰電池充電

  • 高于1%的電壓精度

  • 自動再充電過程

  • 兩個LED充電狀態(tài)指示

  • 充電結(jié)束后極小的工作電流

  • 關(guān)斷電流為25μA

  • 小于1μA的待機(jī)電流

  • 電池短路保護(hù)

  • 電源電壓低于電池電壓時，處于低功耗的睡眠模式

  • 極少的外圍元器件

  • 封裝形式：SOT23-6

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的應(yīng)用領(lǐng)域：
  

  • 電子眼充電器

  • MID

  • 后背電源

  • 充電器
    

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的應(yīng)用電路圖：
  

  

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的功能描述：
  

  
  

  1、正常充電周期

          當(dāng)電源電壓(VCC)高于 UVLO 閾值時，LC3053D 開始一個充電周期。PROG 端和 GND 端之間連接了一個進(jìn)度為 1% 電阻(R1)。如果 BAT 端電壓小于 3V，充電器將進(jìn)入預(yù)充電模式。在該模式下，LC3053D 提供所設(shè)定充電電源的 1/10，使電池電壓提高至安全的水平，以進(jìn)行全電流充電。

          當(dāng) BAT 端電壓大于 3V 時，充電器將進(jìn)入恒定電流充電模式，給電池提供所設(shè)定充電電流。當(dāng) BAT 端電壓接近充電電壓值(4.2V)時，LC3053D 進(jìn)入恒定電壓充電模式，充電電流開始下降。當(dāng)充電電流下降至所設(shè)定充電電流的 1/10 時，一個充電周期結(jié)束。

  
  

  2、設(shè)定充電電流

          PROG 端和 GND 端之間連接一個電阻來可以調(diào)整充電電流。電池充電電流是 PROG 端輸出電流的 1000 倍?？烧{(diào)電阻和充電電流可以由下式來決定：

  

          通過實(shí)時監(jiān)控 PROG 端電壓，可以決定 BAT 端的充電電流，其計算公式如下：

  

  
  

  3、充電結(jié)束

          當(dāng) BAT 端電壓達(dá)到充電電壓值(4.2V)后，充電電流下降至所設(shè)定充電電流的 1/10 時，一個充電周期結(jié)束。充電過程是通過內(nèi)置比較器檢測 PROG 端來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng) PROG 端電壓低于 100mV 的時間超過 TTERM(典型值為 1ms)時，充電將結(jié)束。充電結(jié)束后，LC3053D 進(jìn)入待機(jī)模式。在待機(jī)模式中，輸入電流降低至 65μA。(注：在預(yù)充電模式和熱調(diào)節(jié)模式中，C/10 充電結(jié)束是被禁止的。)

  
  

          在充電過程中，BAT 端的瞬時負(fù)載可能使 PROG 端電壓短暫地處于 100mV 以下，但是充電電流還沒有下降到所設(shè)定充電電流的 1/10。此時，由于比較器的 1ms 時間延時(TTERM)充電周期不會結(jié)束。當(dāng)平均充電電流下降至設(shè)定充電電流的 1/10時，LC3053D 才會終止充電，并停止向 BAT 端提供電流。此時，電池給 BAT 端的所有負(fù)載提供電流。

          在待機(jī)模式下，LC3053D 一直監(jiān)控 BAT 端電壓。如果 BAT 端電壓低于再充電電壓閾值，就開始下一輪充電周期，向電池提供電流。當(dāng)手動啟動充電時，需要先斷開輸入電壓后重新連接，或者使用 PROG 端來關(guān)掉充電器后重新啟動。
  

  
  

  4、充電狀態(tài)指示(CHRG，LED)

          CHRG 和 LED 端由兩種不同的狀態(tài)：下拉狀態(tài)和高阻狀態(tài)。當(dāng)芯片處于 UVLO 模式或 VCC 端電壓小于 VBAT+100mV時，CHRG 和 LED 端都呈高阻態(tài)；當(dāng)電池在充電過程中時，CHRG 端被內(nèi)置 N-MOSFET拉低，LED 端呈高阻態(tài)；當(dāng)充電結(jié)束時，LED 端被內(nèi)置 N-MOSFET 拉低，CHRG 端呈高阻態(tài)。

  
  

  5、過熱調(diào)節(jié)功能

          當(dāng)溫度升高到過熱調(diào)節(jié)保護(hù)閾值(TLIM=120℃)時，內(nèi)置熱調(diào)節(jié)電路使充電電流逐漸減小。此功能可以保證芯片不會出現(xiàn)過熱的情況，并且保證在不會損壞芯片的前提下輸出最大的充電電流。充電電流可以根據(jù)環(huán)境溫度的典型值來確定，以保證在最壞的情況下充電器可以自動降低電流。

  
  

  6、欠壓鎖定(UVLO)

          內(nèi)置 UVLO 電路一直檢測輸入電壓，在 VCC 升高到 UVLO閾值之前使充電器處于關(guān)斷模式。UVLO 電路有 200mV 遲滯。為了避免 MOSFET 中出現(xiàn)反向電流，即使 VCC 大于 VUV，但如果 VCC 小于 VBAT+30mV，則內(nèi)部 UVLO 電路將使電路一直處于關(guān)斷模式，直至 VCC 大于 VBAT+100mV，充電器才結(jié)束關(guān)斷模式。

  
  

  7、手動關(guān)機(jī)

          在充電過程中的任何時刻，如果使 PROG 端與 R1 斷路，LC3053D 就進(jìn)入關(guān)斷模式。這樣可以使電池的漏電流低于 1μA，電源電流小于 50μA。當(dāng)重新連接電阻 R1時，開始下一個充電周期。

  
  

  
  

  鋰電充電IC LC3053D的應(yīng)用中的幾個問題：
  

  
  

  1、考慮穩(wěn)定性問題

          由于充電器輸出端連接了一個電池，恒定電壓模式的反饋電路在沒有輸出電容的情況下也能穩(wěn)定地工作。如果沒有連接電池，建議使用一個輸出電容來減少紋波電壓。如果選擇電容值大、ESR 低的陶瓷電容，建議與電容串聯(lián)一個 1Ω 的電阻。如果選擇鉭電容就不需要連接電阻。

  
  

          在恒定電流模式中，PROG 端在反饋回路中，因此穩(wěn)定性會受到 PROG 端阻抗的影響。PROG 端無需電容時，PROG 端的可調(diào)電阻在 20k以內(nèi)，可以保證充電電路穩(wěn)定。不過，附加電容可以減小可調(diào)電阻范圍的大小。PROG 端極點(diǎn)頻率必須保持在 100kHz以上。因此，如果 PROG 端連接電容(CPROG)，通過以下公式可以算出 R1 的最大值。

  

         對于用戶來說，平均充電電流比瞬時充電電流更為重要。比如，一個工作于低電流模式中的開關(guān)電源與電池并聯(lián)，用戶對 BAT 端的平均電流就比瞬時電流脈沖更為關(guān)注。在這種情況下，PROG 端可以連接一個簡單的 RC 濾波器來測電池的平均充電電壓。PROG 端和濾波電容之間連接 10KΩ 電阻可以保證工作穩(wěn)定性。
  

  
  

  2、功耗

          根據(jù)芯片的功耗可以估計 LC3053D 通過熱調(diào)節(jié)減少的充電電流的條件。大部分功耗是產(chǎn)生在內(nèi)部 MOSFET 上，可以由下式來計算：

  

          PD為功耗，VCC為輸入電壓，VBAT 為電池電壓，IBAT為充電電流。啟動熱調(diào)節(jié)時的環(huán)境溫度可以由下式計算：

  

          此外，當(dāng)熱調(diào)節(jié)功能使充電電流降低時，PROG 端電壓也會跟著減小。

          當(dāng)電路結(jié)溫達(dá)到 120℃ 時，芯片會自動降低功耗，因此 LC3053D 應(yīng)用中，無需考慮最壞溫度條件。

  
  

  3、短路保護(hù)

          當(dāng) BAT 端電壓低于輸出短路電壓閾值(VSHORT)時，VCC 端的充電電流會降低至所設(shè)定充電電流的3.3%。

  
  

  4、VCC 旁路電容

          多種電容可以作為輸入旁路電容，但是使用多層陶瓷電容時需要注意一些事項。由于一些陶瓷電容的自諧振和高 Q 特征，啟動時可能會出現(xiàn)瞬態(tài)高壓，如充電器輸入端直接連接到一個已經(jīng)開啟的電源。與 X5R 陶瓷電容串聯(lián)一個 1.5Ω 電阻可以最小化瞬態(tài)啟動電壓。

  
  

  5、輸入電壓的反極性保護(hù)

          在一些應(yīng)用中，VCC 端電壓需要反極性保護(hù)。在輸入電壓足夠高的情況下，可以使用阻塞二極管；而在必須保證低壓將工作的情況下，可以使用 P-MOSFET，如圖-11所示。

  

  
  

  6、USB 和適配器電源

          LC3053D 可以使用適配器和 USB 端口的組合供電時，圖-12 舉出一個這樣的例子。當(dāng)適配器存在時，P-MOSFET(MP1)用于防止電流流入 USB 端口；肖特基二極管(D1)防止 USB 通過 1kΩ 下拉電阻放電。

          一般情況下，適配器比 500mA USB 端口提供更多的電流。因此，當(dāng)適配器存在時，使用 N-MOSFET(MN1) 和 10kΩ 可調(diào)電阻來將充電電流提高 600mA。

  

  
  

  
  

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