作者：Victor Khasiev，ADI公司Power by Linear高級應用工程師
LTC4012是一款非常受歡迎的多化學組成電池充電器，可用于多種不同應用。這款控制器為用戶提供柵極驅動器、電流檢測輸入、溫度合格的充電和多個信號輸出。 數據手冊還詳細說明了一系列有用的功能。其中之一是在正常工作期間改變或調制充電電流的功能。這一功能主要用于輸入電流受限的系統。一個很好的例子是由壁式適配器供電的計算機系統，其適配器的功率和電流能力有限。然而，CPU和內存可能需要占用很大一部分限值。顯然，在這種情況下，降低電池充電電流以滿足CPU的需求是個明智的選擇。充電電流的編程通過以可變占空比的信號控制外部晶體管來實現（見圖1），圖示集成了“編程PWM電流”電路。本文旨在建立充電電流隨控制信號占空比成線性變化的區域。
圖1. 采用充電電流PWM的LTC4012鋰離子電池充電器的電原理圖
電路說明和功能
圖1中的解決方案包括LTC4012電池充電器以及由MOSFETS Q1、Q2、電感器L1和輸入輸出濾波電容組成的功率鏈路。在電源故障或掉電的情況下，MOSFET Q3將充電器與輸入線路斷開，MOSFET Q4則將電池連接到負載。通過低功耗MOSFET Q5的柵極提供的控制脈沖信號占空比，調制流至電池BAT的充電電流。
基于LTC4012的充電器用于測試不同的電池和充電電流水平。 有效充電電流值與控制脈沖信號的占空比呈線性變化的區域位于15％至80％占空比之間。如果占空比超過80％，充電電流逐漸減小，不再增大；反之，如果占空比低于15％，則充電電流急劇下降。 圖2示出了這一點，顯示了施加于晶體管Q5柵極的控制脈沖占空比在15％至80％之間的完美線性區域。
圖2. 最大充電電流為3.3A和5.0A時，充電電流隨PWM占空比變化的圖形
編程充電電流電阻值的計算
考慮到PWM最大占空比的限制為80％，圖1中確定充電電流的電阻可按照以下表達式來計算：
其中，RSENSE是電池電流檢測電阻。
RP是占空比為80％時RMAX和RPROG并聯連接的總阻抗
RPROG是連接至Q5的電阻，由占空比可變的50kHz脈沖切換。
對于最大充電電流為3.3A的鋰離子電池而言，假設RMAX為511kΩ，RIN為3.01kΩ，最大占空比為80％，則計算可得RSENSE為0.03Ω，RPOG為23.7kΩ。圖2顯示了此電池的充電電流隨控制脈沖占空比而變化的功能。此外，還測試了最大充電電流為5.0A的另一款電池（RSENSE 0.02Ω，RPOG 23.7kΩ），請參見圖2所示充電電流隨占空比變化的圖形。
結論
LTC4012是一款非常受歡迎的電池充電器，用于許多工業和商業應用。采用低功耗電壓源的系統通常使用脈沖寬度調制來限制和編程鋰離子電池充電電流，以向應用的關鍵元件提供可用功率。在這種情況下，PWM占空比應限制在15％至80％的范圍內。
