锂电充电IC LC3053D 贴片锂电芯片
锂电充电IC LC3053D的概述：
LC3053D是一款专门为高精度的线性单节锂电池充电器设计的控制电路，非常适合那些低成本、便携式的充电器使用。它集高精度恒定电流充电、恒定电压充电、电池状态检测、温度保护、充电结束低泄漏、充电状态指示等性能于一身，可以广泛地使用于蓝MP3、DCS、GPS等充电器领域。
LC3053D通过检测电池电压来决定其充电状态：预充电、恒流充电、恒压充电。
LC3053D充电的状态指示清晰，使用方便。
锂电充电IC LC3053D的特点：
单节锂电池充电器的理想控制电路
4.5V~6.5V输入电压范围
高达400mA的可调充电电流
无需MOSFET、电流检测电阻和隔离二极管
热调节功能保证在不会出现过热的前提下输出最大的充电电流
通过USB端口直接对单节锂电池充电
高于1%的电压精度
自动再充电过程
两个LED充电状态指示
充电结束后极小的工作电流
关断电流为25μA
小于1μA的待机电流
电池短路保护
电源电压低于电池电压时，处于低功耗的睡眠模式
极少的外围元器件
封装形式：SOT23-6
锂电充电IC LC3053D的应用领域：
电子眼充电器
MID
后背电源
充电器
锂电充电IC LC3053D的应用电路图：
锂电充电IC LC3053D的功能描述：
1、正常充电周期
当电源电压(VCC)高于 UVLO 阈值时，LC3053D 开始一个充电周期。PROG 端和 GND 端之间连接了一个进度为 1% 电阻(R1)。如果 BAT 端电压小于 3V，充电器将进入预充电模式。在该模式下，LC3053D 提供所设定充电电源的 1/10，使电池电压提高至安全的水平，以进行全电流充电。
当 BAT 端电压大于 3V 时，充电器将进入恒定电流充电模式，给电池提供所设定充电电流。当 BAT 端电压接近充电电压值(4.2V)时，LC3053D 进入恒定电压充电模式，充电电流开始下降。当充电电流下降至所设定充电电流的 1/10 时，一个充电周期结束。
2、设定充电电流
PROG 端和 GND 端之间连接一个电阻来可以调整充电电流。电池充电电流是 PROG 端输出电流的 1000 倍。可调电阻和充电电流可以由下式来决定：
通过实时监控 PROG 端电压，可以决定 BAT 端的充电电流，其计算公式如下：
3、充电结束
当 BAT 端电压达到充电电压值(4.2V)后，充电电流下降至所设定充电电流的 1/10 时，一个充电周期结束。充电过程是通过内置比较器检测 PROG 端来实现的。当 PROG 端电压低于 100mV 的时间超过 TTERM(典型值为 1ms)时，充电将结束。充电结束后，LC3053D 进入待机模式。在待机模式中，输入电流降低至 65μA。(注：在预充电模式和热调节模式中，C/10 充电结束是被禁止的。)
在充电过程中，BAT 端的瞬时负载可能使 PROG 端电压短暂地处于 100mV 以下，但是充电电流还没有下降到所设定充电电流的 1/10。此时，由于比较器的 1ms 时间延时(TTERM)充电周期不会结束。当平均充电电流下降至设定充电电流的 1/10时，LC3053D 才会终止充电，并停止向 BAT 端提供电流。此时，电池给 BAT 端的所有负载提供电流。
在待机模式下，LC3053D 一直监控 BAT 端电压。如果 BAT 端电压低于再充电电压阈值，就开始下一轮充电周期，向电池提供电流。当手动启动充电时，需要先断开输入电压后重新连接，或者使用 PROG 端来关掉充电器后重新启动。
4、充电状态指示(CHRG，LED)
CHRG 和 LED 端由两种不同的状态：下拉状态和高阻状态。当芯片处于 UVLO 模式或 VCC 端电压小于 VBAT+100mV时，CHRG 和 LED 端都呈高阻态；当电池在充电过程中时，CHRG 端被内置 N-MOSFET拉低，LED 端呈高阻态；当充电结束时，LED 端被内置 N-MOSFET 拉低，CHRG 端呈高阻态。
5、过热调节功能
当温度升高到过热调节保护阈值(TLIM=120℃)时，内置热调节电路使充电电流逐渐减小。此功能可以保证芯片不会出现过热的情况，并且保证在不会损坏芯片的前提下输出最大的充电电流。充电电流可以根据环境温度的典型值来确定，以保证在最坏的情况下充电器可以自动降低电流。
6、欠压锁定(UVLO)
内置 UVLO 电路一直检测输入电压，在 VCC 升高到 UVLO阈值之前使充电器处于关断模式。UVLO 电路有 200mV 迟滞。为了避免 MOSFET 中出现反向电流，即使 VCC 大于 VUV，但如果 VCC 小于 VBAT+30mV，则内部 UVLO 电路将使电路一直处于关断模式，直至 VCC 大于 VBAT+100mV，充电器才结束关断模式。
7、手动关机
在充电过程中的任何时刻，如果使 PROG 端与 R1 断路，LC3053D 就进入关断模式。这样可以使电池的漏电流低于 1μA，电源电流小于 50μA。当重新连接电阻 R1时，开始下一个充电周期。
锂电充电IC LC3053D的应用中的几个问题：
1、考虑稳定性问题
由于充电器输出端连接了一个电池，恒定电压模式的反馈电路在没有输出电容的情况下也能稳定地工作。如果没有连接电池，建议使用一个输出电容来减少纹波电压。如果选择电容值大、ESR 低的陶瓷电容，建议与电容串联一个 1Ω 的电阻。如果选择钽电容就不需要连接电阻。
在恒定电流模式中，PROG 端在反馈回路中，因此稳定性会受到 PROG 端阻抗的影响。PROG 端无需电容时，PROG 端的可调电阻在 20k以内，可以保证充电电路稳定。不过，附加电容可以减小可调电阻范围的大小。PROG 端极点频率必须保持在 100kHz以上。因此，如果 PROG 端连接电容(CPROG)，通过以下公式可以算出 R1 的最大值。
对于用户来说，平均充电电流比瞬时充电电流更为重要。比如，一个工作于低电流模式中的开关电源与电池并联，用户对 BAT 端的平均电流就比瞬时电流脉冲更为关注。在这种情况下，PROG 端可以连接一个简单的 RC 滤波器来测电池的平均充电电压。PROG 端和滤波电容之间连接 10KΩ 电阻可以保证工作稳定性。
2、功耗
根据芯片的功耗可以估计 LC3053D 通过热调节减少的充电电流的条件。大部分功耗是产生在内部 MOSFET 上，可以由下式来计算：
PD为功耗，VCC为输入电压，VBAT 为电池电压，IBAT为充电电流。启动热调节时的环境温度可以由下式计算：
此外，当热调节功能使充电电流降低时，PROG 端电压也会跟着减小。
当电路结温达到 120℃ 时，芯片会自动降低功耗，因此 LC3053D 应用中，无需考虑最坏温度条件。
3、短路保护
当 BAT 端电压低于输出短路电压阈值(VSHORT)时，VCC 端的充电电流会降低至所设定充电电流的3.3%。
4、VCC 旁路电容
多种电容可以作为输入旁路电容，但是使用多层陶瓷电容时需要注意一些事项。由于一些陶瓷电容的自谐振和高 Q 特征，启动时可能会出现瞬态高压，如充电器输入端直接连接到一个已经开启的电源。与 X5R 陶瓷电容串联一个 1.5Ω 电阻可以最小化瞬态启动电压。
5、输入电压的反极性保护
在一些应用中，VCC 端电压需要反极性保护。在输入电压足够高的情况下，可以使用阻塞二极管；而在必须保证低压将工作的情况下，可以使用 P-MOSFET，如图-11所示。
6、USB 和适配器电源
LC3053D 可以使用适配器和 USB 端口的组合供电时，图-12 举出一个这样的例子。当适配器存在时，P-MOSFET(MP1)用于防止电流流入 USB 端口；肖特基二极管(D1)防止 USB 通过 1kΩ 下拉电阻放电。
一般情况下，适配器比 500mA USB 端口提供更多的电流。因此，当适配器存在时，使用 N-MOSFET(MN1) 和 10kΩ 可调电阻来将充电电流提高 600mA。
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