LP3947是一种由微处理器控制、性能完善的单节锂离子电池充电器IC,主要特点是:可以采用USB端口或插头式电源(交流适配器)供电;内部有调整管组成线性充电器,它也可以用作稳压电源(LDO模式),输出电流可达1A;可充终止电压为4.1V或4.2V的电池;恒流、恒压充电,并能对过放电的电池进行预充电;有电池温度监测,电池温度过高或过低时,充电器自动关断;有5.6小时安全定时器;有过流及过热保护;有充电状态指示;有充电电流监测,并输出与充电电流成比例的模拟电压;器件结温T\(_{J}\)在0℃≤T\(_{J}\)≤85℃范围内,充电精度在1%以内;输入电压范围为4.3V~6V;在AC适配器供电时,充电电流设定范围为100mA~750mA;在USB端口供电时,充电电流设定范围为100mA~500mA;小尺寸14管脚LLP(引脚在器件底部)封装;工作温度为-40℃~+85℃。
该器件主要应用于蜂窝电话、个人数字助理、数码相机、USB供电的设备、可编程恒流源等。
管脚排列与功能
充电过程
LP3947组成的充电器电路见图2,充电过程及充电状态指示见图3。红色LED为充电指示灯,绿色LED为充电结束指示灯。图中是充电终止电压为4.1V的锂离子电池。

LP3947组成的充电器插上AC适配器或USB插座,充电器启动,如果输入电压在低阈值电压(4.3V)以上,高电压阈值电压(6.0V)以下,输入电压合适的信号被检测,预充电阶段开始,红色LED亮,绿色LED灭。
预充电阶段的充电电流在40~70mA之间,使过放电的电池以小电流安全充电,电池电压上升,一直到电池电压升到3V时,预充电阶段结束,进入快速恒流充电阶段。充电定时器启动。
快充电阶段的充电电流在ISEL接高电平(在USB模式)时,电流为100mA;在ISEL接低电平时,电流为500mA;若用AC适配器充电,快充电电流由用户设定(100~750mA)。快充电电流精度在150mA以下时为±20mA; 大于200mA时为±10%。快速充电到4.1V时,恒流充电阶段结束,转为4.1V恒压充电阶段。
恒压充电阶段充电电压不变,但充电电流下降,直到充电电流降到某一定值时,充电结束。此时红色LED灭,绿色LED亮。如果快充电电流为1C时,终止充电时的电流可选0.1C、0.15C及0.2C。例如,快充电电流为500mA,终止充电电流为0.1C时,则恒压充电的电流降到50mA时,终止充电。在100mA快充电电流时,定时器到5.6小时,终止充电。此时两个LED都亮。
充电电流由内部电流检测电路检测,由Diff-Amp输出与充电电流成比例的电压(输入μP的ADC),由μP处理后控制终止充电。充电电流I\(_{CHG}\)与Diff-Amp输出电压V\(_{DIFF}\)之间关系为:
I\(_{CHG}\)=(V\(_{DIFF}\)-0.497)/1.655
式中I\(_{CHG}\)的单位为安培,V\(_{DIFF}\)单位为伏特。
终止充电后若不取出电池进入维护阶段。在此阶段,若电池电压下降200mV,则再进行补充充电(如图3右边所示),充电电池到4.1V时又终止充电。

充电器典型电路
电路如图2所示,这是采用USB端口供电的电路。R\(_{T}\)为锂离子电池中的NTC热敏电阻(用于测温),V\(_{T}\)输出2.78V经R\(_{S}\)、R\(_{T}\)到地,R\(_{S}\)与R\(_{T}\)组成分压器,其中间头接T\(_{S}\)端(温度检测端,在温度变化时,T\(_{S}\)端的电压相应变化)。当电池温度过高或过低时,T\(_{S}\)端检测此温度,控制充电器终止充电。此时红色LED亮,绿色LED亮,表示有故障。
CHG端接470Ω及红色LED到CHG-IN; EOC接绿色LED及470Ω到CHG-IN,分别指示充电及终止充电状态。
ISEL、MODE、SDA、SCL、EN及Diff-Amp与微处理器连接。
当充电器中不装入电池,则T\(_{S}\)端检测到的电压是2.78V,充电器为LDO模式,BATT端输出稳压的4.1V。
关于LP3947充电器与μP的接口及有关参数的设定(如终止充电时的电池电压、快充电电流、终止充电的电流)这里不作介绍。有兴趣的读者可以访问NS公司的网址: www.national.com,并可下载LP3947的详细资料。
文/戴维德

