用于电池充电器的独立式自动重启解决方法

引言

就全功能锂离子电池充电器而言，一些设计师遇到的重要障碍是缺乏自动或自主触发功能。例如，控制器确实供应C/10电流检测，但是当充电电流降至C/10值时，却不中断充电过程。另外也缺乏完全合格的充电器所需的自动重启功能。

LTC4012是一款非常流行的芯片，用来给各种应用中的锂离子电池充电。这款控制器供应栅极驱动和电流检测输入，以建立一个降压型拓扑的功率链路。LTC4012还供应控制信号，例如充电状态和适配器存在的信号。该器件还供应一系列有用的功能，在其数据表中有详细说明。

在不使用CpU的应用中，设计师或者干脆拒绝使用LTC4012，或者自己开发解决方法，在有些情况下，这么做是不够的。例如，有些设计师可能会在pROG引脚上用一个电阻器来检测充电电流，但是将pROG引脚连至一个低成本、低阻抗的缓冲器，会从根本上导致测量值失真。

本文的目的是说明一种简单的自动重启解决方法，该解决方法不使用pROG引脚，用逻辑信号进行C/10电流检测。这种检测基于LTC4012数据表中介绍的数字C/10指示器，如方框图中所示。

自动重启电路方框图

前述电路的方框图如图1所示。该电路基于一个D触发器。随着充电电流值降至预设定的C/10，D触发器时钟变为高电平，外部晶体管Q1将RUN引脚拉至地，并关断LTC4012。电池充电，电压接近最大值。随着充电器关断，电池开始放电，最终达到最小电压，D触发器清零，然后Q1关断，充电周期重复。

图1：自动重启电路的方框图

CHARGECURRENTC/10DETECTION：充电电流C/10检测

用LTC2912-3实现之前介绍的大部分功能。这款具闭锁控制的电压监视器在图2所示电原理图的中央。

图2：前述解决方法的电原理图

BATTERY：电池

电原理图和电路介绍

所测试的是12V、3000mA/h锂离子电池。该电池由采用了LTC4012-2的演示电路板DC1256A上安装的充电器充电。该充电器由图2所示的自动重启电路控制。

假如电池充电，那么LTC2912-3的VH输入上的电压高于0.5V，/UV输出为高电平。Q2接通，/LATCH引脚为低，输出OV闭锁在高电平状态。相应地，Q1接通，LTC4012处于关断模式。只要/LATCH引脚为低，OV闭锁在高电平状态，LTC4012就继续保持关断状态。

最后，由于自放电或已加负载，电池电压开始下降。当电池电压降至低于12V时，VH引脚电压(电阻器分压器RBT/RBB)降至低于0.5V，/UV输出状态从高电平变为低电平。然后Q2断开，从而清除闭锁。信号OV状态变为低电平，Q1断开，充电过程启动。

在充电过程中，LTC4012的/CHRG引脚处于低阻抗状态，这使VL引脚连至GND。随着充电电流降至C/10，/CHRG引脚改变状态，VL引脚上的电压随之上升。当这个引脚上的电压达到0.5V(电阻器分压器RCT/RCB)时，OV引脚的状态从低电平变为高电平，Q1接通，RUN引脚拉低，LTC4012进入停机模式。/LATCH引脚为低电平，U1将OV锁定为高电平，直至电池电压再次降至12V且这个过程开始重复为止。建议的电路与LTC4012互连，相应引脚由虚线围绕，以与LTC2912U1的引脚相区分。

电流验证和测量

为了验证电路功能，将一个数据记录器连至充电器-电池系统。对电池电压和电流进行采样和存储。为了方便电池的自放电并缩短放电时间，在电池端子之间连接一个100Ω电阻器。所出现的图形如图3所示。在周期一开始时，输入电压VIN被断开，电池放电，并向负载供应负电流。然后，加上VIN后，充电周期启动，正的充电电流流进电池。当电池充满电以后，充电器关断，电池开始自放电。当电池电压达到最小值时，充电器接通，周期自我重复。

图3：自动重启周期的按时图

CHARGECURRENT：充电电流

TIME：时间

BATTERYVOLTAGE：电池电压

结论

本文介绍的电路相对简单，基于这个电路的应用可以作为非常流行的锂离子电池充电器LTC4012的重要配件。这个电路可通过使用单个电压监视器LTC2912-3实现自动重启功能，从而无需使用相当昂贵的数字控制系统。