充電電路沒有簡單事，淺談如何執(zhí)行高效率設(shè)計(jì)

　　曾有一家充電器廠商表示，他們以前常碰到充電器用戶來退貨，說充電器壞了，原因是電池充了一天，電池都充不飽，充電器不轉(zhuǎn)燈，一直是紅燈?？蓮S家對充電器實(shí)際測量時，又發(fā)現(xiàn)它是正常的，符合出廠要求。這是什么問題呢？這主要是因?yàn)檫@充電器沒考慮到電池的老化后自放電變大。如果截止充電的電流設(shè)置過小，將使得老化的電池一直達(dá)不到充電完成的設(shè)置點(diǎn)，從而使得用戶產(chǎn)生誤判，認(rèn)為充電器已壞。

　　充電定時器的作用就是防止已損害的或過多循環(huán)的鋰電池，在充電的截止段，由于自放電過大，使電池難以進(jìn)入EOC的狀態(tài)（高于判斷電流），一方面給用戶帶來電池充不飽的誤判，另一方面也可能由于過長時間的充電，帶來電池過熱發(fā)生膨脹，甚至危險(xiǎn)。

　　針對這些因素考量，凹凸科技（O2Micro）推出的新型多串鋰離子電池充電芯片OZ8981已是一個完善的解決方案。OZ8981是一個專用的充電管理集成芯片，它帶精確電壓，電流輸出和多重保護(hù)，并提供六階段充電控制模式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便且成本低。它主要針對用于輕型電動汽車，電動自行車和電動工具上多節(jié)鋰離子電池包。

　　高性價比和高可靠性的OZ8981包含單芯片集成充電控制器，可實(shí)現(xiàn)高效的誤差放大器輸出。它支持0V脈沖充電、預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電、截止充電、自動再充電六階段智能充電控制。支持對預(yù)充電的啟動電壓、恒流充電值、恒壓充電值及截止充電電流值進(jìn)行靈活設(shè)置。

　　此外，OZ8981具有高精準(zhǔn)充電電壓（《1%）和電流（《5%）輸出；通過外部電阻調(diào)整，電壓輸出精度可《0.5%。支持雙充電定時器保護(hù)：預(yù)充電定時，恒壓充電定時（最大5小時，或不使用）。支持雙溫度保護(hù)：芯片內(nèi)部溫度保護(hù)（115℃），外部過高溫保護(hù)（默認(rèn)：44℃） 和過低溫保護(hù)（默認(rèn)：2℃）。外部溫度保護(hù)點(diǎn)可外部靈活設(shè)置。支持充電過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)。支持電池自動接入檢測，支持充電狀態(tài)的直接LED顯示。該器件采用通用封裝SOP16。

　　圖4為OZ8981鋰離子電池充電曲線圖。通過與前端PWM芯片的結(jié)合，OZ8981將幫用戶快速的實(shí)現(xiàn)安全高效且低成本的鋰離子電池充電器設(shè)計(jì)。

　　　　安森美新電池充電技術(shù)應(yīng)對便攜設(shè)備新挑戰(zhàn)

　　近年來，智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備市場強(qiáng)勁發(fā)展，更大尺寸的屏幕日漸流行，消費(fèi)者對應(yīng)用處理器、圖形處理器及外設(shè)的電源管理體驗(yàn)的要求越來越高。這些促使便攜設(shè)備采用更大容量的電池，如一些最新智能手機(jī)配備了2000 mAh甚至達(dá)3000 mAh電池，電池生態(tài)系統(tǒng)趨勢也隨之發(fā)生了重大變化。

　　此外，許多便攜設(shè)備的輸入連接也從專有方案轉(zhuǎn)為微型USB插口；USB供電（rev 1.0 Jul 2012） 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，更能適應(yīng)最新的便攜設(shè)備USB端口的供電要求。這些都迫切需要既可提高能效又滿足上述要求的技術(shù)解決方案。推動高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體新推出了NCP185x系列開關(guān)電池充電方案，幫助設(shè)計(jì)工程師應(yīng)對便攜設(shè)備大容量電池的快速充電挑戰(zhàn)，并幫助優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

　　采用新穎的自動輸入限流器（AICL）技術(shù)實(shí)現(xiàn)更快速充電

　　電池充放電管理在便攜設(shè)備設(shè)計(jì)的合理性和可靠性方面至關(guān)重要。電池充放電的挑戰(zhàn)之一是需要強(qiáng)固性、高能效及快速充電時間來滿足當(dāng)今高性能、空間受限型應(yīng)用的要求。而大容量電池需要更大的充電電流來縮短充電時間。

　　傳統(tǒng)線性電池充電方式（包括脈沖方式）在大電流下存在效率較低、發(fā)熱量大等問題。與線性解決方案相比，開關(guān)充電方案有明顯的優(yōu)勢，如可從輸入轉(zhuǎn)換更多的電能至輸出；工作能效更高，可降低能耗及簡化手機(jī)設(shè)計(jì)；在輸入源受限時（如采用5 V，500 mA USB端口充電），能提供更大的電流。綜合上述優(yōu)勢，開關(guān)電池充電器件的充電速度可比線性電池充電器快30%。

　　由于手機(jī)等設(shè)備無法知道用戶使用的電源適配器或USB端口的負(fù)載電流能力，所以充電管理器件必須具有檢測適配器或USB端口負(fù)載電流的功能，以確保手機(jī)設(shè)備在安全電流條件下工作。在充電結(jié)束后，充電管理器件應(yīng)斷開與系統(tǒng)的連接，系統(tǒng)從外部電源取電；只有當(dāng)外部電源移出時，系統(tǒng)才從電池取電。

　　安森美半導(dǎo)體的NCP185x系列開關(guān)電池充電器件就是一種新的充電技術(shù)。其充電過程迅速，具有自動輸入限流（AICL）功能；在充電結(jié)束時還可自動斷開電池連接，延長電池壽命。它可以提供更大的輸出電流，效率高達(dá)85％，發(fā)熱量小，實(shí)現(xiàn)更快、更安全高效的充電，有助于提升用戶體驗(yàn)；還可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　NCP185x系列在輸入源受限的情況下，采用符合100 mA、500 mA、900 mA或1.5 A USB充電規(guī)范的輸入電流限制器，利用自動檢測模式在最大充電電流時進(jìn)行調(diào)整，使其適應(yīng)輸入源的能力，并可縮短最少達(dá)10分鐘的總體充電時間。

　　圖1：利用自動輸入限流縮短總體充電時間

　　充電結(jié)束時自動斷開電池連接，延長電池使用壽命

　　不少用戶經(jīng)常抱怨電池壽命短，許多便攜系統(tǒng)的電池壽命在使用幾個月后就受到明顯影響，原因是電池在充電結(jié)束后還一直在充電。優(yōu)化電池總體壽命的方法是在充電結(jié)束時電池連接即自動斷開。安森美半導(dǎo)體NCP185x帶有充放電路徑管理功能，可以在系統(tǒng)充電結(jié)束時自動斷開電池連接，系統(tǒng)僅從外部帶有適配器或 USB端口取電，僅在出現(xiàn)峰值電流活動（大于外部電源適配器所能提供的電流，如使用GSM）時，才導(dǎo)通電池與系統(tǒng)之間連接，短時間從系統(tǒng)補(bǔ)充電流，其他時間電池與系統(tǒng)保持管理。在外部電源連接情況下，系統(tǒng)優(yōu)先從外部適配器取電，以保存電池電量，延長電池使用時間，如圖2所示。