锂电池充电电路详谈

　　如果我们仔细留意日常生活中的电池，我们使用的手机、MP3、数码相机、DV、电动自行车、手电、模型爱好者使用的各种模型以及一些嵌入式应用等领域使用的电池，大多数都是锂电池。可以说，我们每天都跟锂电池打交道！锂电池在能量密度、体积方面具有特别突出的优势，越来越成为电池型电源的首选。

　　不过，我们要注意的是，锂电池是很“娇贵”的。锂电池的“娇贵”在于：首先它不能过放电，如果锂电池过放电将会导致锂电池的永久性损坏；其次，锂电池也不能过充电，过充电会导致锂电池发生爆炸的危险。此外，电池短路也会损坏电池或者产生危险。好在我们目前的锤电池电源管理技术使得我们可以安全方便地使用它们。

　　锂电池电源管理实际上就是实时监控锂电池的输入／输出电流、电压以及温度等参数。锂电池的电源管理主要针对锂电池充电，锂电池充电时，电源管理模块需要保证电池的充电过程满足键电池充电特性曲线，这样才能有效保证锂电池的使用寿命。

　　开关型充电方式的基本思路是将直流电流转换为高频脉冲，控制开关器件的开关，并将能量存储于电感、电容等储能元件中，然后按照预期的要求将电感、电容中的能量释放出来，以控制输出电压和电流。开关型充电方式的优点主要是：器件工作在开关状态下，静态消耗电流较小，能量利用的效率高，发热量低；开关型器件结合外围电路可以构成升压、降压电路，因此输入电压的范围宽，使用的充电电源的范围广泛。开关型的充电芯片的典型代表是LTC4002，该芯片充电电流大，电源的电压范围大、利用率高，同时具有较高的充电精度。

　　脉冲式充电方式的最大特点是采用具有恒流输出的电压源，结合P沟道的MOS管来对锂电池进行充电。由于采用了恒流输入的电源，不需要采用电感，大大简化了外围电路的复杂度和体积，同时通过电流的MOS管工作在开关的状态，因此电源的利用效率高，发热较少，输入电源电压的范围大。可以说，与线性降压式充电相比，这种充电方式具有线性降压式充电的大部分优点，但是缺点是输入的电源必须是具有恒流输出的电源，这就限制了外部充电电源的选择。

　　锂电池的三种通用充电方式

　　我们根据锂电池充电芯片的发展，可以大体将锂电池的充电方式分为三大类：线性降压式充电、开关式充电、脉冲式充电。

　　线性降压式充电利用的是元件的电阻特性，通过电压反馈保证输出的恒定。这种充电方式的好处是，不需要电容、电感等储能元件和起到开关作用的MOS管，因此电路简洁、成本低廉．同时线性元件相对于储能元件的反应速度要快，因此充电调节速度快，输出的纹波也较小。线性降压的缺点是，由于电路中不存在MOS管构成开关，因此从输入到输出之间的负载一直处于工作的状态，电路的电能利用效率较低，同时也带来了发热的问题，并且输入电压越高，效率越低，发热也就越严重。另外，由于线性元件的特性决定了其只能降压，因此输出电压必须小于输入电压，上述两点限制了输入电压的范围。采用线性降压的方式的锂电池充电芯片的典型代表是LTC4054芯片，该芯片具有上述所说的电路简洁、“成本低廉、反应速度快等优势，并且具有与同类芯片相比充电电流大，可靠性高的优点。

　　典型锂电池充电芯片

　　1．线性降压充电芯片

　　——LTC4045:800mA的独立锂离子电池充电器LTC4054是采用线性降压方式的锂电池充电芯片的典型代{表。该芯片的设计充分考虑了锂电池充电过程中的恒流模式和恒压模式，提供的最大充电电流为800mA，并且最终的浮充电压的精度为1%。LTC4054由于采用了内部的一个P沟道的MOS管和热调节电路，因此不需要采用二极管以及检测电阻，大大简化了外围电路的设计，仅仅需要两个外部器件便可构成锂电池的充电电路，因此该芯片构成的充电电路一般较为简洁，而且成本低廉、反应速度快，并且与同类芯片相比，充电电流大、可靠十高。图1是LTC4054的典型应用电路。

　　在典型应用电路中，电源和地之间加了一个稳压、滤波的保持电容，可以使得芯片工作更加稳定。3脚与锂电池直接相连，

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