LTC?4054 是一款具有一個內(nèi)部功率 MOSFET 的恒定電流 / 恒定電壓線性電池充電器，采用纖巧型 ThinSOT 封裝。大多數(shù)線性充電器都有暫時、過度功耗和可能過熱的風(fēng)險，但 LTC4054 采用內(nèi)部熱反饋來調(diào)節(jié)充電電流并將芯片溫度限制在 120°C。 此功能允許設(shè)計人員將 LTC4054 設(shè)置為更高的充電電流，同時保證 LTC4054 不會過熱并損壞自身或其他組件。本文介紹如何使用 LTC4054 來最大化熱調(diào)節(jié)充電電流，從而縮短電池充電時間。

LTC4054 包括其他理想的特性，可節(jié)省空間并降低電路成本。由于其內(nèi)部 MOSFET 架構(gòu)，它不需要外部檢測電阻器或阻塞二極管。自動充電終止功能允許 LTC4054 充當(dāng)一個獨立的鋰離子電池充電器。充電狀態(tài)輸出引腳指示電池充電器的狀態(tài)。它還包括欠壓鎖定保護(hù)、低電池電量調(diào)節(jié)、充電電流監(jiān)控引腳和自動再充電。此外，LTC4054 能夠采用一個 USB 電源工作。

散熱注意事項

LTC4054 的熱反饋環(huán)路通過在 IC 升溫時自動減小充電電流，將管芯溫度調(diào)節(jié)至約 120°C。因此，為了保持高充電電流 （并相應(yīng)地縮短充電時間），必須有效地將熱量從 LTC4054 傳遞出去。關(guān)鍵量是從芯片到印刷電路板再到環(huán)境空氣的熱阻（參見下面的“熱阻計算”）。

LTC4054 封裝的熱阻取決于電路板布局。由于IC產(chǎn)生的大部分熱量流經(jīng)銅引線框架并流出封裝引線（尤其是接地引線），因此電路板設(shè)計人員可以使用PCB銅作為散熱器來改善熱特性。通過將引線（特別是接地引線）焊接到擴展到更大銅區(qū)域的寬銅焊盤上，IC的熱量將更容易散發(fā)到周圍環(huán)境中。內(nèi)部或背面銅接地層的饋通孔進(jìn)一步提高了熱阻。PCB布局時應(yīng)考慮電路板上的其他散熱源，因為它們會增加環(huán)境溫度（T一個）并降低最大充電電流。

熱阻計算

以下示例計算最大熱阻 （θja） 允許在典型充電條件下以 800mA 為電池充電。熱阻定義為在硅中給定一定功率耗散的情況下，環(huán)境結(jié)和硅結(jié)之間的穩(wěn)態(tài)溫度差。由于芯片上的大部分功耗來自內(nèi)部MOSFET，因此功率計算為：

其中 IBAT 是充電電流，VCC 是 VCC 引腳電壓，VBAT 是 BAT 引腳電壓。在本例中，我們假設(shè)電池標(biāo)稱電壓為3.7V，典型工作電壓為5V，環(huán)境溫度為25°C。

硅結(jié)溫由以下公式計算：

TJ是結(jié)溫和T一個是環(huán)境溫度。只要功率耗散不能產(chǎn)生足夠的熱量以將結(jié)溫提高到其熱調(diào)節(jié)點 4054°C 以上，LTC120 就會以編程充電電流進(jìn)行充電：

假設(shè)典型充電條件，以800mA充電需要小于91°C/W的熱阻。如果熱阻太大，LTC4054 會自動減小充電電流 （I.BAT）以保持120°C的恒定芯片溫度。

800mA充電器電路

最大化充電電流的另一種方法是耗散外部元件中的部分功率，從而降低芯片上的功耗。圖 1 示出了 LTC4054 如何利用很少的外部組件提供一個完整的獨立式鋰離子電池充電器解決方案。

圖1.具有外部功耗的獨立800mA鋰離子電池充電器。

外部電阻器 Rcc 用于耗散充電器總功耗的 160mW，從而使 LTC4054 能夠在較高的充電電流下進(jìn)行熱調(diào)節(jié)。由于功率耗散在也使用印刷電路板作為散熱器的外部組件中，因此芯片的溫度降低了。

當(dāng)該電路編程為以800mA充電時，VCC引腳上的電壓降至4.8V。當(dāng)一個 3.7V 的標(biāo)稱電池電壓和一個 25°C 的環(huán)境溫度下，LTC4054 在以下情況下進(jìn)入熱調(diào)節(jié)狀態(tài)（參見本文中的“熱阻計算”）：

LTC4054 的熱阻現(xiàn)在可以高達(dá) 108°C/W，然后熱調(diào)節(jié)才會限制充電電流。

在外部元件中耗散功率是一種有用的技術(shù)，尤其是在使用高輸入電源電壓時。但是，設(shè)計人員應(yīng)避免放棄 V抄送引腳電壓低到足以使 LTC4054 進(jìn)入壓差狀態(tài)，這可能會增加在恒定電壓模式下充電所花費的時間。當(dāng)內(nèi)部 MOSFET 兩端的電壓降至足夠低以導(dǎo)致 FET 進(jìn)入線性區(qū)域時，就會發(fā)生這種情況。只要滿足以下條件，晶體管就不會進(jìn)入線性區(qū)域：

R型DS（ON）LTC4054 FET 的標(biāo)稱值為 600mΩ。由于鋰離子電池電壓通常不超過 4.2V，因此，只要 V抄送引腳保持在 4.68V 以上。

結(jié)論

LTC?4054 獨立鋰離子電池充電器提供了一種簡單、緊湊的解決方案，用于利用極少的外部組件為單節(jié)鋰離子電池充電。其熱調(diào)節(jié)功能使設(shè)計人員無需過度設(shè)計熱，最大限度地提高充電電流并縮短充電時間。

審核編輯：郭婷