如何權(quán)衡充電電池與電源管理

鋰離子/鋰聚合物電池

與NiCd電池和NiMH電池相類似，在快速充電之前盡可能檢驗(yàn)并調(diào)節(jié)鋰離子電池。驗(yàn)證和處理方法與上述使用的方法相類似。

如圖2所示，驗(yàn)證和預(yù)處理之后，先用一個(gè)1C或更低的電流對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電，直到電池達(dá)到其充電電壓極限為止。該充電階段通常會(huì)補(bǔ)充高達(dá)70%的電池容量。然后用一個(gè)通常為4.2V的恒定電壓對(duì)電池進(jìn)行充電。為將安全性和電池容量，必須要將充電壓穩(wěn)定在至少1%。在此充電期間，電池汲取的充電電流逐漸下降。就1C充電率而言，一旦電流電平下降到初始充電電流的10-15%以下充電通常就會(huì)終止。

圖2：鋰離子電池化學(xué)技術(shù)充電曲線。

開關(guān)模式與線性充電拓?fù)涞膶?duì)比

傳統(tǒng)上來說，手持設(shè)備都使用線性充電拓?fù)?。該方法具有諸多優(yōu)勢(shì)：低實(shí)施成本、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷以及無高頻開關(guān)的無噪聲運(yùn)行。但是，線性拓?fù)鋾?huì)增加系統(tǒng)功耗，尤其是當(dāng)電池容量更高引起的充電率增加的時(shí)候。如果設(shè)計(jì)人員無法管理設(shè)計(jì)的散熱問題，這就會(huì)成為一個(gè)主要缺點(diǎn)。

當(dāng)PC USB端口作為電源時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)其他一些缺點(diǎn)。當(dāng)今在許多便攜式設(shè)計(jì)上都具有USB充電選項(xiàng)，并且都可提供高達(dá)500mA的充電率。就線性解決方案而言，由于其效率較低，可以從PC USB傳輸?shù)摹半娔堋绷烤捅淮蟠蠼档?，從而?dǎo)致了充電時(shí)間過長(zhǎng)。

這就是開關(guān)模式拓?fù)溆杏梦渲氐脑?。開關(guān)模式拓?fù)涞闹饕獌?yōu)勢(shì)在于效率的提高。與線性穩(wěn)壓器不同，電源開關(guān)（或多個(gè)開關(guān)）在飽和的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，其大大降低了總體損耗。降壓轉(zhuǎn)換器中功率損耗的主要包括開關(guān)損耗（在電源開關(guān)中）以及濾波電感中的DC損耗。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，在這些應(yīng)用中出現(xiàn)效率大大高于95%的情況就不足為奇了。

當(dāng)人們聽到開關(guān)模式這個(gè)術(shù)語時(shí)大多數(shù)人都會(huì)想到大型IC、大PowerFET以及超大型電感！事實(shí)上，雖然對(duì)于處理數(shù)十安培電流的應(yīng)用而言確實(shí)是這樣，但是對(duì)于手持設(shè)備的新一代解決方案而言情況就不一樣了。新一代單體鋰離子開關(guān)模式充電器采用了最高級(jí)別的芯片集成，高于1MHz的使用頻率以最小化電感尺寸。圖1說明了當(dāng)今市場(chǎng)上已開始銷售的此類解決方案。該硅芯片的尺寸不到4mm2，其集成了高側(cè)和低側(cè)PowerFET。由于采用了3MHz開關(guān)頻率，該解決方案要求一個(gè)小型1uH電感，其外形尺寸僅為：2mmx2.5mmx1.2mm(WxLxH)。

充電器的選擇

電池充電器工具使得設(shè)計(jì)人員選擇正確的充電器的過程更輕松。