高級充電特性延長可穿戴產(chǎn)品電池運(yùn)行時間

　　智能手表的熱潮再次引爆了人們對可穿戴設(shè)備的關(guān)注。幾乎在每一項產(chǎn)品的測評或是技術(shù)比較中，電池的續(xù)航能力都是首當(dāng)其沖的。無論智能手表擁有多么炫酷的特性或功能，如果不具備長時間的電池續(xù)航能力，也終將會黯然失色。

　　智能手表的電池續(xù)航能力會受到多個因素的影響，例如電池的容量、PCB組件的功耗以及用戶的使用習(xí)慣等。在所有的這些因素中，電池的容量無疑起著決定性作用。通常情況下，電池容量與電池組的物理尺寸成正比，而智能手表所追求的小巧精致更是限制了其內(nèi)部電池的尺寸。目前市面上幾款主流智能手表的電池容量都在130mAh到410mAh之間，運(yùn)行時間也從少于一天到持續(xù)數(shù)天不等。而對于智能手環(huán)、藍(lán)牙耳機(jī)、智能眼鏡和智能首飾等其它的穿戴設(shè)備，其電池容量就更小了，這也使得每一毫安(mAH) 的電量在電池運(yùn)行過程中都顯得至關(guān)重要。

　　電池泄漏電流和充電終止電流通常是影響電池容量和運(yùn)行時間的兩個主要參數(shù)，而這種影響對小型電池而言則更加明顯。

　　為了說明電池泄露的重要性，我們假定某個智能手環(huán)的電池容量為50mAh，在理想的情況下，電池IC不消耗任何電流，此時它可維持手環(huán)運(yùn)行30天。然而如果在這個模型中增加不同程度的電池泄露電流，電池的續(xù)航能力則會受到不同幅度的影響。如圖1所示，當(dāng)泄露電流為75nA時，電池的續(xù)航能力從本質(zhì)上講沒有任何變化，仍然可以運(yùn)行30天。然而，當(dāng)泄露電流增加至5µA時，電池的續(xù)航能力減少了2天。以此類推，當(dāng)泄露電流為10µA時，電池的續(xù)航能力減少了4天。而當(dāng)泄漏電流達(dá)到20µA時，電池IC將會消耗相當(dāng)于電池容量25%的電流，使電池的續(xù)航能力足足減少了一周。很顯然，電池容量越小，泄露電流對于電池的續(xù)航能力的影響就越大。

　　圖1：電池泄露電流對電池續(xù)航能力的影響

　　那么，終止電流又是如何影響電池續(xù)航能力的呢?圖2的一組數(shù)據(jù)顯示了一塊容量為41mAh的電池的兩個充電周期。在這兩個充電周期中，充電電流均為40mA快速充電電流，而終止電流卻有所不同。圖中綠線代表的是終止充電電流為4mA的充電周期，充電終止比率為10%，充電時間為97分鐘。紅線代表的則是終止電流為1mA時的情形，其總充電時間達(dá)到了146分鐘。在第二種情況下，充電時間多出了50分鐘，而電池電量增加了2mAh，這大約是電池總電量的5%。以50分鐘的時間獲取5%的電量是否合理呢?要知道，增加5%的電量可以使智能手表多工作2個小時。

　　所以，電池越小，終止控制就越關(guān)鍵。對于容量只有20mAh的電池來說，如果不能將終止電流控制在5mA以下，那么在開始使用電池之前就已經(jīng)損失了10%電池電量。

　　圖2：終止電流為4mA和1mA時，41mAh電池的充電周期

　　目前，例如德州儀器 (TI) bq24040和bq24232等數(shù)款充電器解決方案均被廣泛應(yīng)用于各類低功耗應(yīng)用中。此外，為了滿足可穿戴應(yīng)用的特殊需求，TI此前還推出了bq2510x充電器系列，其電池泄漏電流不僅小于75nA，同時還可以將終止電流精確地控制在1mA以內(nèi)。Bq2510x系列的封裝尺寸僅為0.9mm x 1.6mm，是那些體積受限低功耗應(yīng)用的理想選擇。