摘要
攜帶式電子產品設計工作人員能夠選取各式各樣的化學技術、充電器拓撲和充電管理解決方法。選取1個更加適合的解決方法應該是一種非常簡單的工作，可是在大部分情況下這個過程甚為繁雜。設計工作人員必須在性能、成本、尺寸和別的關鍵要求層面尋找1個最好均衡點。文中將為眾多設計工作人員和技術工程師出示一點輔導和協助以使得該選取工作變得更加輕松。
以3“C”開始完成充電控制
所有采用可充電電池的系統設計工作人員都必須清楚一點基礎性設計技術，以保證滿足接下來3個關鍵的要求：
1、電池容量：全部的電池充電解決方法都需要保證在每次和每一個充電周期時間都能將電池容量充至充滿狀態。太早的停止充電會造成充電電池運作時間減少，這也是如今高功耗的便攜式設備所不期望的。
2、充電電池安全性能:不容置疑，終端產品用戶安全是全部系統設計中最優先考慮到的問題。大部分鋰離子(Li-Ion)電池組和鋰聚合物(Li-Pol)電池組都帶有保護電子線路。殊不知，還有一點系統設計必須考慮到的首要條件。當中包含但不限于保證在鋰離子電池充電最終階段期間±1%的穩壓容限、安全處理深層放電充電電池的預備處理模式、安全計時器和充電電池溫度檢測。
3、充電電池使用壽命：遵照建議的充電算法是保證終端產品用戶完成每個電池組最多充電周期時間的關鍵一步。利用電池溫度和電壓限制每次充電、預備處理深層放電充電電池并避免過遲或異常充電停止是最大化充電電池使用壽命所必須的一點步驟。
表1充電控制總結
充電電池化學技術的選取
如今系統設計工作人員能夠在多種充電電池化學技術中進行選取。設計工作人員通常會依據接下來的一點標準進行充電電池化學技術的選取，當中包含：
能量密度
成本
規格和尺寸
采用方式和使用壽命
無論怎樣選取那類充電電池化學技術，遵照每一種充電電池化學技術的正確充電管理技術都是至關重要的。這些技術將保證充電電池在每次和每個充電周期時間都能被充至最大容量，而不會降低安全性能或減少充電電池使用壽命。
近些年，盡管采用鋰離子電池和鋰聚合物電池的趨勢增強，可是Ni充電電池化學技術依然是許多消費電子產品是1個非常好的選擇。
NiCd/NIMH
在一個充電周期開始以前，并且盡量在開始快速充電以前對鎳鎘(NiCd)電池和鎳氫(NiMH)電池必須要進行檢測和調整。如果電池電壓或溫度超出了限制的極限是不允許進行快速充電的。出于安全考慮，對所有“熱”電池（一般高于45°C）的充電運作都將暫時停止，直至電池冷卻到正常工作溫度范疇內才會再次運轉。要想解決一個“冷”電池（一般低于10°C）或過度放電的電池（每節電池一般是低于1V），需要施加一個溫和的點滴式電流。當然還有一種-△V的方式是目前最為廣泛應用的，通過電池在整個充電過程中伴隨的一種負壓現象，通過控制芯片捕捉對應的值來判斷電池的充電情況，和作為識別停充觸發的依據。這種方式也是目前主流的判停方式。
當電池溫度和電壓正確時快速充電開始。一般是用1C或更低的恒定電流對NiMH電池進行充電。一部分NiCd電池可以用高達4C的速率進行充電。選用恰當的充電停止來防止有危害的過充電。
就鎳基可充電電池來講，快速充電停止依托于電壓或溫度。如圖1所示，典型的電壓停止方式是最高值電壓檢測，在最高值時即每個電池的電壓在0～-4mV范疇內，快速充電被停止。依托于溫度的快速充電停止方式是觀測電池溫度上升率ΔT/Δt來檢測完全充電。典型的ΔT/Δt率為1°C/每分鐘。
圖1鎳電池化學技術的充電曲線
鋰離子/鋰聚合物電池
與NiCd電池和NiMH電池相相似，在快速充電以前盡量檢測并調整鋰離子電池。檢驗和解決方式與所述應用的方式相相似。
如圖2所示，檢驗和預處理以后，先用一個1C或更低的電流對鋰離子電池進行充電，直至電池達到其充電電壓極限為止。該充電環節一般是會補充高達70%的電池電量。隨后用一個一般是為4.2V的恒定電壓對電池進行充電。為將安全系數和電池電量，必須要將充電壓穩定在至少±1%。在此充電期間，電池汲取的充電電流慢慢降低。就1C充電率來講，如果電流電平降低到初始充電電流的10-15%以下充電一般是就會停止。
圖2鋰離子電池化學技術充電曲線
開關模式與線性充電拓撲的對比
傳統上來講，手持式設備都應用線性充電拓撲。該方式具備眾多優勢：低執行成本、設計方案簡捷以及無高頻開關的無噪音運作。但是，線性拓撲會提升系統功耗，尤其是當電池電量更高造成的充電率提升的時候。如果設計方案人員沒法監管設計方案的導熱問題，這就會成為一個關鍵缺陷。
人們聽見開關模式這個專業術語時大部分人都會聯想到大型IC、大PowerFET以及超大型電感!實際上，盡管針對處理數十安培電流的應用來講的確是這樣，但是針對手持式設備的全新一代解決方案來講情況就不一樣了。全新一代單體鋰離子開關模式充電器采用了最高級別的芯片集成，高于1MHz的使用頻率以最小化電感尺寸。圖1說明了如今市場上已開始銷售的此類解決方案。該硅芯片的尺寸不到4mm2，其集成了高側和低側PoweRFET。鑒于采用了3MHz開關頻率，該解決方案要求一個小型1uH電感，其外形尺寸僅為：2mmx2.5mmx1.2mm(WxLxH)。
當PCUSB端口做為電源時，則會出現別的一些缺點。如今在很多攜帶式設計方案上都具備USB充電選擇項，并且都可以提供高達500mA的充電率。就線性解決方案來講，鑒于其效率較低，可以從PCUSB傳輸的“電能”量就被大幅度降低，進而導致了充電時間過長。
這就是開關模式拓撲有立足之地的原因。開關模式拓撲的關鍵優點在于效率的提高。與線性穩壓器不同，電源開關（或多個開關）在飽和的區域內運行，其大幅度降低了整體耗損。降壓轉換器中功率耗損的關鍵包括開關損耗（在電源開關中）以及濾波電感中的DC耗損。根據設計方案參數的不同，在這些應用中出現效率大大高于95%的情況就不足為奇了。
聲明： 本站所發布文章，均來自于互聯網，不代表本站觀點，如有侵權，請聯系刪除 微信：13544194141
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
