对线性、单芯锂离子电池充电器做功能测试的简单装置

现在大多数的电池充电器都采用开关模式。但是现在也存在着一种用于现代单芯锂离子的线性IC充电器的合适应用，这种电池的单芯电压为4.2V。此外，适用于单芯锂电池的5VDC供电很普遍。线性充电器用5V电源电压为锂离子芯充电时，效率h大约为4.2V/5V，或84%。虽然这个值还算理想，但实际值会略低于84%因为充电器的控制电路有功耗。不过，其效率仍能与开关模式充电器相比。线性充电器亦提供一些额外的优点。它们几乎不产生 EMI（电磁干扰），它们不需要电感，并且它们需要的电容器数也少于开关模式充电器。

图 1 的测试装置使用了IC1，这是一片用于锂离子电池线性充电器的 Analog Devices ADP2291。该器件采用3mm×3mm LFCSP和QFN 封装。这款IC的小尺寸是很受欢迎的特点，不过它也会带来一个检查问题。焊完IC后，必须对充电电路作一次功能测试。不能光通过目视方法检查焊点，因为它们间距只有0.5 mm。

为了对图1的充电器电路作测试，我们用一组电解电容器代替锂离子电池，这样大大降低了充电间隔，将测试时间降至秒级。另外，为电容器的充电是一个有明确定义的过程，你只需采取金属导电方式将电容器短路，从而很方便地除去前面的充放电痕迹。

另外，线性充电器可以使电容器放电到0V，而锂离子电池则不能。电路上电后，应立刻点亮并接着熄灭LED指示灯，即确认充电器正常工作。用下列方程估计LED点亮的时间：

其中VT为2.8V，这是充电器进入其快速充电模式的输出电压阈值；C是连接到输出端的一组电容器的总容量值；IPR是预充电电流；VOUT为4.2V，即充电结束时的标称输出电压。充电电流是预充电模式下充电电流的10倍。当你将IC的ADJ（调整）脚留空时就出现这种情况。方程括号中的第一项对应于预充电间隔，第二项则表示充电间隔。对于0.012F的总电容量，预充电电流为46.5 mA，而LED的发光时间大约为0.76s。

通过缓慢旋转可变负载电阻器 RL 的动片，可以确定输出阈值电压，即从电阻最小值一直调整到LED熄灭为止。此时断开负载电阻的一端，停止动片，用欧姆表测量其阻值。则预充电电流值就是输出电压除以负载电阻测量值，输出电压为4.2V。对于图中所示元件值，实验确定的44.4 mA预充电电流与电流检测电阻为0.33Ω时的45mA典型值是一致的（参考文献1）。

可以按下述方法测量阈值输出电压VT的值：从电阻最小值开始旋转负载电阻器的动片，同时用电压表测量充电器的输出电压。当输出电压增加到大约2.6V时，减缓动片的旋转动作，直到输出突然改变为4.2V。用这种方法可以确定的阈值电压为2.75V。

参考文献
1. “Compact, 1.5 A Linear Charger for Single-Cell Li+ Battery,” ADP2291, Analog Devices, 2005.