電池充電器IC的改進(jìn)使移動(dòng)手機(jī)功能的同步快速增長

　　今天是一個(gè)全球無線互聯(lián)的時(shí)代，幾乎沒有什么比保持智能手機(jī)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的充電那么重要。不斷改善的便攜式和手持式設(shè)備擴(kuò)展的功能帶給電池充電器集成電路(IC)設(shè)計(jì)人員一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。高分辨率屏幕和更大的存儲能力結(jié)合電池所具備的新功能，都需要電池充電器技術(shù)不僅更高效，還要能夠管理電源分配。

　　功耗的優(yōu)化可以延長電池壽命，這一直是手持式電源管理的動(dòng)力。但是，當(dāng)把手持式設(shè)備的充電器插座插進(jìn)墻壁時(shí)，怎樣的改變才是這些設(shè)備期望的效率呢?最新一代設(shè)備的設(shè)計(jì)采用了高效率的開關(guān)充電器，以取代傳統(tǒng)的線性充電器。當(dāng)對電池充電時(shí)，現(xiàn)在客戶不斷要求更短的充電時(shí)間。使用開關(guān)充電器解決方案可以比傳統(tǒng)的線性充電器有更高的效率，此外，一個(gè)重要優(yōu)勢是能夠提高由電源提供的充電電流。在USB端口斷電時(shí)，可用的電流可能被限制在不到500mA，這個(gè)優(yōu)勢尤其重要。充電電流越高，充電時(shí)間就越短，因此可以滿足客戶的期望。

　　現(xiàn)在，大多數(shù)手持式設(shè)備都采用了兩種電池充電器，一種是線性充電器，另一種是開關(guān)裝置。線性充電器已有較長的歷史。這類充電器通常具備一個(gè)比較有效的、簡單的方法為便攜式設(shè)備充電，噪聲最小，又沒有很多外部元件。但是，便攜式設(shè)備已變得越來越復(fù)雜，增加了很多新的功能，所以需要更高的電池容量。很明顯，如果用戶想要在使用設(shè)備的同時(shí)給充電，由于功耗的緣故，線性充電器存在著一些弊端。在使用的同時(shí)充電所產(chǎn)生的熱量可能損壞系統(tǒng)或電池。這不是一個(gè)好現(xiàn)象。

　　另一種選擇是開關(guān)裝置或開關(guān)模式電池充電器IC，它可以為電池提供更高水平的電流，而需要盡可能少的電力。從過往的經(jīng)驗(yàn)看，這類IC曾經(jīng)存在一些噪聲問題。此外，前幾代的一些開關(guān)式裝置還需要更多的外部元件。

　　然而，開關(guān)式電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢也是顯而易見。這些優(yōu)勢包括更高的效率和更低的功耗，還有更短的充電時(shí)間。這些裝置還能利用較高的輸入電壓充電，可以使用成本較低的非穩(wěn)壓適配器。這類裝置可以提高來自限流電流源的充電電流。

　　在輕負(fù)載運(yùn)行時(shí)，開關(guān)充電器通常會產(chǎn)生噪聲，特別是在預(yù)處理過程中。隨著電流的減少，許多開關(guān)充電器可進(jìn)入眾所周知的脈沖省略(pulse skipping)運(yùn)行。在脈沖省略中，PWM頻率變?yōu)楫惒?。目前開發(fā)的電池充電器IC可提供高充電電流，對使用開關(guān)充電器的系統(tǒng)的熱影響也最小，然后可以在低電流充電模式下切換到線性充電器，以盡量減少噪聲。這種類型的線性模式的PWM開關(guān)模式充電器有了長足的發(fā)展，可以在全恒流(快速充電)率下實(shí)現(xiàn)高效率。開關(guān)充電器可以利用PWM開關(guān)穩(wěn)壓器控制高達(dá)2A的大恒流充電。它可以自動(dòng)切換到線性模式，對電池進(jìn)行預(yù)處理，并接近恒壓減流充電(taper charge)模式的目標(biāo)，從而降低噪聲，并利用開關(guān)模式加快充電。一旦充電電流值低于300mA，線性模式即完全取消，同時(shí)限制開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲。