電池充電解決方案

事實上，所有3G手機都采用鋰離子電池作為主電源。由于散熱及空間的限制，設計師必須仔細考慮選用何種類型的電池充電器，以及還需要哪些特性來確保對電池進行安全及精確的充電。

線性鋰離子電池充電器的一個明顯趨勢是封裝尺寸繼續減小。但值得關注的是在充電周期(尤其在高電流階段)冷卻IC所需的板空間或通風條件。充電器的功耗會使IC的接合部溫度上升。加上環境溫度，它會達到足夠高的水平，使IC過熱并降低電路可靠性。此外，如果過熱，許多充電器會停止充電周期，只有當接合部溫度下降后才恢復工作。如果這種高溫持續存在，那么充電器“停止和開始”的反復循環也將繼續發生，從而延長充電時間。為減少這些風險，用戶只能選擇減小充電電流來延長充電時間或增大板面積來散熱。因此，由于增加了pCB散熱面積及熱保護材料，整個系統成本也將上升。

對此問題有兩種解決方案。首先，需要一種智能的線性鋰離子電池充電器，它不必為擔心散熱而犧牲pCB面積，并采用一種小型的熱增強封裝，允許它監視自己的接合部溫度以防止過熱。如果達到預設的溫度閾值，充電器能自動減少充電電流以限制功耗，從而使芯片溫度保持在安全水平。第二種解決方案是使用一種即使充電電流很高時也幾乎不發熱的充電器。這要求使用脈沖充電器，它是一種完全不同于線性充電器的技術。脈沖充電器依靠經過良好調節且電流受限的墻上適配器來充電。

方案一：LTC4059A線性電池充電器

LTC4059A是一款用于單節鋰離子電池的線性充電器，它無需使用三個分立功率器件，可快速充電而不用擔心系統過熱。監視器負責報告充電電流值，并指示充電器是何時與輸入電源連接的。它采用盡可能小的封裝但沒有犧牲散熱性能。整個方案僅需兩個分立器件(輸入電容器和一個充電電流編程電阻)，占位面積為2.5mm×2.7mm。LTC4059A采用2mm×2mmDFN封裝，占位面積只有SOT-23封裝的一半，并能提供大約60℃/W的低熱阻，以提高散熱效率。通過適當的pCB布局及散熱設計，LTC4059A可以在輸入電壓為5V的情況下以最高900mA的電流對單節鋰離子電池安全充電。此外，設計時無需考慮最壞情況下的功耗，因為LTC4059A采用了專利的熱管理技術，可以在高功率條件(如環境溫度過高)下自動減小充電電流。

方案二：帶過流保護功能的LTC4052脈沖充電器

LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，用于單節4.2V鋰離子/鋰聚合物電池。當輸入電壓為5.25V并以0.8A電流進行快速充電時，LTC4052的功耗大約為280mW，而線性充電器解決方案的功耗則高達1.8W。與采用電感來獲得高效率和低散熱的開關充電器不同，LTC4052采用無電感設計。利用LTC4052設計的700mA至2A鋰離子/鋰聚合物電池充電器電路僅占70mm2的面積，且高度低于1.7mm。通過將功耗減至最低水平，LTC4052可放寬終端設備對熱設計的要求，允許采用更小的封裝、更小的散熱氣流以及更小的pCB面積，而且能消除熱點，從而無需使用散熱片或風扇。

LTC4052需要一個電流受限的墻上適配器，以控制充電電流的大小。它還需配備過流保護電路，以便在意外使用較高電流或墻上適配器發生故障時能提供保護。LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，無需使用外部MOSFET或阻流二極管(見圖3)。這款獨立的充電器IC具有C/10檢測、充電狀態指示、充電結束定時器、墻上適配器檢測及過流保護等功能。LTC4052的輸入電源可以是4.5V到12V，并具有1%的飄移電壓精度。