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【科普】电池充电你需要注意的几点事项

2014-09-28 15:18
魏丁小陆
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  过去几十年间,便携式设备的功能和性能得到了显着提升,手机就是一个很好的实例。它们已变得更为复杂,不仅能够完成许多基本任务,而且还能像计算机一样工作。更多的功能性已经把智能手机从一种只能接打电话的设备变成了多用途便携式设备,这也使其对功耗的需求空前高涨。

  内部电池组是存储电量并为便携式设备电路供电的主电源。电池充电器IC负责安全高效地为电池组充电。此外,它们还必须控制提供给系统的电源,确保在插入墙上电源时设备能正常工作。电池组需要在不影响重量与体积的情况下,不仅能存储大量电源,而且还能在短时间内完成充电。更高的充放电电流加上更小的物理尺寸,使得电池组很容易受到物理及热应力的损坏。因此,电池充电器光作为简单的独立充电器已经不够了。

  要确保合理的充电时间和安全的充电条件,电池充电器 IC 需要具有高度的灵活性,因为它必须保证随时为系统供电,并保证为电池和系统提供适当的保护。本文不仅将探讨单体电池充电器解决方案,而且还将详细介绍小型高功率应用充电器的性能与限制。

  单电池充电解决方案概览

  充电电池对手机和可穿戴电子产品等电子设备都至关重要。充电电路不仅必须认真设计,而且很大程度上还取决于三大因素:电池化学成分、功率级以及系统负载。不同的电池化学成分需要不同的充电方法。应用的电源需求会直接影响充电系统的成本与尺寸。最后,必须考虑系统电源需求,明确是选择电源路径还是非电源路径。

  锂离子电池正在成为许多便携式应用的首选,主要原因是:它们不仅能以较小的尺寸重量提供较高的容量,而且还具有低自放电与高单元电压(通常为3.6V)的特性,能够实现只有一节电池的电池组设计。虽然具有上述优点,锂离子电池也容易受到应力损坏。它们需要特别考虑充电电流、稳压、小电流充电等级以及温度监控等。

  基本充电方法有两种:线性充电与开关模式充电。开关模式充电可在广泛的AC 适配器电压下最大限度地降低功耗,但会占用更多的板级空间,增加复杂性。此外,开关模式应用通常比相应的线性应用成本高-。线性充电器体积较小,非常适合噪声敏感型设备。不过,它们在整个充电过程中的效率没有开关模式设备那么高。

  选择充电方法时,设计人员要根据成本、空间、材料单 (BOM) 数量以及效率(热负载)进行综合考虑。系统需求不同,就会有不同的电池充电器解决方案,从简单的独立充电器到也可为系统供电的嵌入式充电器都有可能。系统需求包括但不仅限于:

  ● 动态电源路径管理(DPPM) 需求,可确保系统在电池电量耗尽或断开电池的情况下仍能立即开启。

  ● 电池与系统路径的低FET RDS(on),可确保合格的整体效率与散热管理。

  ● 高充电电流,不仅支持高容量电池组,而且还可缩短充电时间。

  ● 输入电压动态电源管理 (DPM),支持任何适配器和/或 USB 端口限制。

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