電池充電新方法――USB

　　終止檢測(cè)在充電速率大于C/3時(shí)要比低充電速率時(shí)容易得多。溫度上升速率大約為1°C/分鐘，-ΔV響應(yīng)也比低充電速率時(shí)更明顯。快充結(jié)束后，建議以更小的電流再充一段時(shí)間，以徹底充足電池（補(bǔ)足充電）。補(bǔ)足充電階段結(jié)束后，采用C/20或者C/30的涓充電流來(lái)補(bǔ)償自放電效應(yīng)，使電池維持在充滿狀態(tài)。圖3所示為采用DS2712 NiMH充電器對(duì)NiMH電池（事先已充了一部分電）進(jìn)行充電的電池電壓曲線。在該圖中，上面一條曲線的數(shù)據(jù)在充電電流正在灌入電池時(shí)獲得，下面那條曲線的數(shù)據(jù)在切斷電流時(shí)測(cè)得。在DS2712中，該電壓差被用來(lái)區(qū)分NiMH電池和堿性電池。如果檢測(cè)到堿性電池，則DS2712不會(huì)對(duì)它進(jìn)行充電。

圖3. 采用DS2712充電控制器對(duì)NiMH電池充電

　　2.3 開(kāi)關(guān)與線性

　　USB 2.0規(guī)范允許低功率端口提供最大100mA電流，大功率端口提供最大500mA電流。如果采用線性調(diào)整器件來(lái)調(diào)節(jié)電池充電電流，這也就是最大可提供的充電電流。線性調(diào)整器件（圖4）的功耗為P = VQ x IBATT。這會(huì)造成調(diào)整管發(fā)熱，可能需要安裝散熱器，以防止過(guò)熱。

圖4. 功耗等于電池充電電流乘以調(diào)整管兩端的電壓

　　對(duì)應(yīng)5V標(biāo)稱輸入電壓，調(diào)整器件消耗的功率與電池類型、數(shù)量和電池電壓有關(guān)。

圖5. 采用5.0V電壓的USB端口對(duì)NiMH電池充電時(shí)，線性調(diào)整器件的功耗

　　標(biāo)稱輸入電壓為5.0V時(shí)，線性USB充電器對(duì)NiMH電池充電的功耗計(jì)算結(jié)果如圖5所示。對(duì)單節(jié)電池充電時(shí)，線性充電器的效率僅為30%；對(duì)兩節(jié)電池充電時(shí)，效率為60%。用500mA電流對(duì)單節(jié)電池充電時(shí)，功耗會(huì)高達(dá)2W。這樣的功耗通常需要加散熱器。功耗為2W時(shí)，熱阻為+20°C/W的散熱器在+25°C環(huán)境溫度下會(huì)被加熱至大約+65°C，要得到滿額性能，還需要有流動(dòng)空氣來(lái)協(xié)助其散熱。處于空氣靜止的封閉空間內(nèi)，溫度會(huì)更高。

　　采用基于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的充電器可解決多個(gè)問(wèn)題。首先，與線性充電器相比，能夠以更快的速率、更大的電流對(duì)電池進(jìn)行充電（圖6）。由于功耗較低、發(fā)熱較少，熱管理方面的問(wèn)題也減少了。同時(shí)，由于運(yùn)行溫度降低，充電器更加可靠。

圖6. 對(duì)單節(jié)NiMH電池充電時(shí)，線性充電器和開(kāi)關(guān)充電器的充電時(shí)間不同

　　圖6中的計(jì)算結(jié)果基于以下條件和假設(shè)得到：采用高功率USB口最大允許電流（500mA）的大約90%充電；開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器采用非同步整流的buck轉(zhuǎn)換器，具有77%效率。