用充電IC實(shí)現(xiàn)手機(jī)快速充電

　　那么，Q3的16mΩ是怎么實(shí)現(xiàn)的?如果看芯片的設(shè)計(jì)，芯片是在SiO2基板上面做的很多流程。一般MOS管在芯片里占的面積是最大的，眾所周知，面積越大電阻越小，電流是垂直穿過(guò)去的。要想實(shí)現(xiàn)16mΩ，必須要加大MOS管的面積，這樣成本也會(huì)相應(yīng)增加。關(guān)鍵在于MaxCharge bq2589x突破了很多設(shè)計(jì)限制，進(jìn)行了優(yōu)化(比如把數(shù)字部分縮小一點(diǎn))，使之與之前的芯片(bq2419x)管腳兼容。

　　在散熱方面，MaxCharge也有一些封裝講究：芯片采用QFN(四方扁平無(wú)引線)封裝，特點(diǎn)是QFN封裝下面有Power Pad(焊盤)。在bq2419x系列之前，手機(jī)上的Charger IC最初是集成在PMU里的，采用BGA或CSP封裝，等到不得不把Charge分出來(lái)的時(shí)候，Charger IC也為了節(jié)省空間，都用BGA封裝。BGA封裝，即把晶圓上切割下來(lái)的die(芯片)的反面Pad上裝上焊球，即die本身就是封裝，是最省空間的。MaxCharge之所以采用QFN封裝，主要考慮散熱，由于QFN封裝下面有Power pad，因此封裝比BGA大一些，需要焊接在整個(gè)電路板上，熱是分散的，不是濃縮在一點(diǎn)的。當(dāng)然，如果電池小的話，也沒(méi)有必要用大封裝快充，也就不需要QFN。

7 快充對(duì)電池的壽命影響

　　兩年前TI推出了MaxLife，是為了在快速充電情況下兼顧電池的充電壽命。對(duì)于任何一個(gè)電芯來(lái)說(shuō)，只要用大電流之后一定會(huì)讓壽命減少。比如電芯本來(lái)有500個(gè)循環(huán)，用大電流之后，它就只有450個(gè)循環(huán)。今天的電池技術(shù)已經(jīng)能做到相當(dāng)多的循環(huán)次數(shù)，就算用1.5C充電，也能做幾百個(gè)Cycle(循環(huán))以上。

　　MaxLife實(shí)質(zhì)上是電量計(jì)，利用MaxLife技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控電芯老化特性，具體地，是用電量計(jì)控制Charge，Charge初始情況下設(shè)置1.5C，但發(fā)現(xiàn)電池老化很快的時(shí)候可能會(huì)把1.5C降下來(lái)。

　　但有些場(chǎng)合不需要MaxLife。例如大平板，平板4000、5000mAh的都有，即要用大電流，就算已經(jīng)到了3A還不會(huì)損壞電池的壽命，還小于0.7C，這樣的用戶沒(méi)必要用MaxLife技術(shù)。

8 快充適配器

　　目前的快充是統(tǒng)一的接口，能否快充取決于所用的適配器技術(shù)。市場(chǎng)上通用適配技術(shù)做不了快充，因?yàn)楣β氏拗?。適配器必須有升壓功能才行，即適配器必須有握手的條件。

9 無(wú)線充電可以快充嗎?

　　無(wú)線充電能夠做到快充，只不過(guò)是個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

　　無(wú)線充電的快充，首先一定是高壓快充(一定不會(huì)是5V的)，因?yàn)闊o(wú)線充電的效率要求更加嚴(yán)苛。因無(wú)線充電損耗要比有線充電大一些，因此整個(gè)線圈損耗要降低，輸出要想降低，無(wú)線輸出電壓一點(diǎn)要高過(guò)5V才能做到更高效的充電。TI去年年末推出了10W的無(wú)線充電——今天最好的適配器也就10W而已?，F(xiàn)在iPad2、3也就是5V/1A的充電。

10 IR補(bǔ)償

　　高充電電流將在充電路徑寄生電阻和內(nèi)部電池阻抗上引起電壓降。較高的阻抗將導(dǎo)致充電過(guò)早地進(jìn)入了恒定電壓模式，從而使得充電時(shí)間延長(zhǎng)。IR補(bǔ)償把充電器端子電壓增至高于電池調(diào)節(jié)電壓(高出的幅度為I x R 壓降)，以使充電器能夠在恒定電流模式中停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間，由此實(shí)現(xiàn)快速充電。

　　具體如圖5所示，整個(gè)曲線包含的面積單位是mA×h(時(shí)間)，即電池的容量，如果電池電壓剛開(kāi)始掉下來(lái)時(shí)就停止充電，那么電池容量就很小，其實(shí)還有一小半的容量沒(méi)有充滿。所以，業(yè)界經(jīng)常談?wù)摰?0%、30%的問(wèn)題，就是花70%的時(shí)間充30%的電量，原因是進(jìn)入到了恒壓區(qū);花30%的時(shí)間充70%的電量指的是在恒流區(qū)，橫流區(qū)面積很大。最后想真正充滿還是需要時(shí)間的。除了提升電流之外，綠色線(細(xì)線)比紅色線充得更快，這是由于MaxCharge使用IR補(bǔ)償技術(shù)，讓電池充電過(guò)程更多處于大電流恒流區(qū)，縮短它的充電時(shí)間，所以恒壓區(qū)就縮短了。僅通過(guò)這一項(xiàng)技術(shù)，就能實(shí)現(xiàn)17%的時(shí)間縮短。

　　究其原因，理想情況下電流是大電容的，用恒流的話，充到4.2V就可以停止了，因?yàn)橐呀?jīng)充飽了，這是電容的充電。電池是電容+電阻的等效電路，由于電池里內(nèi)阻的存在，并且電阻在外部也有，所以，充電就不是理想的過(guò)程，可以看到既有恒流區(qū)又有恒壓區(qū)，IR補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)是延長(zhǎng)恒壓區(qū)，減少恒流區(qū)。

11 電池部門的人員組成

　　電池部門也是研發(fā)人員聚集的重地。以TI公司為例，其BMS部門由七八十名電池專家組成，其中包含化學(xué)家和芯片設(shè)計(jì)人員，他們擁有鋰電池管理、充電創(chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)。(注：本文主要根據(jù)TI公司BMS部的文思華博士的講演整理，未經(jīng)講演者確認(rèn)。)

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