如今的便攜式電子設(shè)備中電池技術(shù)包括電量檢測算法、電池充電算法與電池充電技術(shù)等幾個方面。眾所周知，充電式電池化學(xué)反應(yīng)有鎳鎘、鎳氫、鋰離子和鋰聚合物4種程式，作為便攜式電子設(shè)備來說，雖然這4種電池程式各有特點(diǎn)，但從能量密度與安全性角度的發(fā)展與實(shí)踐可知，鋰離子電池和鋰聚合物電池的優(yōu)勢己成為小型長運(yùn)行時間的設(shè)備的理想之選，比如筆記本電腦以及基于硬盤的PMP等。對便攜式電子設(shè)備工程師來說，正確選擇與應(yīng)用好便攜式電子設(shè)備中電池技術(shù)至關(guān)重要，值此本文將對此作研討，并作應(yīng)用舉例分析。
1、關(guān)于細(xì)流充電、快速充電和穩(wěn)定充電的電池充電算法
根據(jù)***終應(yīng)用的能量需求，一個電池組可能包含***多4個鋰離子或鋰聚合物電池芯，其配置可有多種變化，同時帶有一個主流的電源適配器：直接的適配器、USB接口或汽車充電器。除去電芯數(shù)量、電芯的配置或電源適配器類型上的差別，這些電池組都有同樣的充電特性。因此它們的充電算法也一樣。鋰離子與鋰聚合物電池***好的充電算法可以分為3個階段：細(xì)流充電、快速充電和穩(wěn)定充電。
1.1 細(xì)流充電
用于對深度放電的電芯進(jìn)行充電。當(dāng)電芯電壓在低于大約2.8V時，用一個恒定的0.1C的電流為它充電。
1.2 快速充電
電芯電壓超過細(xì)流充電的門檻時，提高充電電流進(jìn)行快速充電?？焖俪潆婋娏鲬?yīng)低于1.0C。
1.3 穩(wěn)定電壓
在快速充電過程中，一旦電芯電壓達(dá)到4.2V，穩(wěn)定電壓階段就開始了。這時可通過***小充電電流或定時器或這兩者的聯(lián)合來中斷充電。當(dāng)***小電流低于大約0.07C時，可中斷充電。定時器則要靠一個預(yù)設(shè)的定時器來觸發(fā)中斷。
高級的電池充電器通常帶有附加的安全功能。比如，如果電芯溫度超出給定窗口，通常是0℃--45℃，充電就會暫停。
除去某些非常低端的設(shè)備，現(xiàn)在市面上的鋰離子/鋰聚合物電池充電方案都集成或是帶有外置的元件，以便按照充電特性進(jìn)行充電，這不光是為了取得更佳充電效果，同時也是為了安全。
1.4 鋰離子/聚合物電池的充電算應(yīng)用舉例-雙輸入1.2A鋰電池充電器LTC4097
LTC4097可用于交流適配器或USB電源為單節(jié)鋰離子/聚合物電池充電。圖1為雙輸入1.2A鋰電池充電器LTC4097示意圖。它采用恒定電流/恒定電壓算法充電，從交流適配器電源充電時，可編程充 電電流高達(dá)1.2A，而用USB電源則可高達(dá)1A，同時自動檢測在每個輸入端是否存在電壓。該器件還提供USB限流。應(yīng)用包括PDA、MP3播放器、數(shù)碼 相機(jī)、輕型便攜式醫(yī)療和測試設(shè)備以及大彩屏蜂窩電話。其性能特點(diǎn)：無需外部微控制器終止充電；輸入電源自動檢測和選擇；通過電阻從交流適配器輸入充電的可編程充電電流高達(dá)1.2A；通過電阻的可編程 USB充電電流高達(dá)1A；100%或20% USB充電電流設(shè)置；輸入電源存在輸出和NTC偏置（VNTC）引腳具120mA驅(qū)動能力；NTC熱敏電阻輸入（NTC）引腳用于溫度合格的充電；預(yù)設(shè)置電池浮動電壓具±0.6%的準(zhǔn)確度；熱調(diào)節(jié)***大限度地提高充電速率且無過熱風(fēng)LTC4097可用于交流適配器或USB電源為單節(jié)鋰離子/聚合物電池充電。其采用恒定電流/恒定電壓算法充電，從交流適配器電源充電時，可編程充電電流高達(dá)1.2A，而用USB電源則可高達(dá)1A，同時自動檢測在每個輸入端是否存在電壓。該器件還提供USB限流。應(yīng)用包括PDA、MP3播放器、數(shù)碼 相機(jī)、輕型便攜式醫(yī)療和測試設(shè)備以及大彩屏蜂窩電話。
雙輸入1.2A鋰電池充電器ltc4097示意圖
2、鋰離子/聚合物電池充電方案
鋰離子/聚合物電池的充電方案對于不同數(shù)量的電芯、電芯配置以及電源類型還是不同的。目前主要有3種主要的充電方案：線性，Buck(降壓)開關(guān)和SEPIC(升壓與降壓)開關(guān)。
2.1 線性方案
當(dāng)充電器輸入電壓大于全充滿電芯加上充足凈空之后的開路電壓時，***好用線性方案，特別是1.0C快速充電電流不比1A大太多時。比如，MP3播放器通常只有一個電芯，容量從700到1500mAh不等，滿充開路電壓是4.2V。MP3播放機(jī)的電源通常是AC/DC適配器或者是USB接口，其輸出是規(guī)則的5V；這時，線性方案的充電器就是***簡單、***有效率的方案。圖2所示為鋰離子/聚合物電池充電方案線性方案，基本結(jié)構(gòu)和線性電壓規(guī)整器一樣。
鋰離子和鋰聚合物線性方案的充電器應(yīng)用例舉
線性方案的充電器應(yīng)用例舉-雙輸入Li+充電器及智能電源選擇器MAX8677A MAX8677A是雙輸入USB/AC適配器線性充電器，內(nèi)置Smart Power Selector，用于由可充電單節(jié)Li+電池供電的便攜式設(shè)備。該充電器集成了電池和外部電源充電和切換負(fù)載所需的全部功率開關(guān)，因此無需外部 MOSFET。MAX8677A理想用于便攜式設(shè)備，例如智能手機(jī)、PDA、便攜式多媒體播放器、GPS導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、以及數(shù)碼攝像機(jī)。
MAX8677A可以工作于獨(dú)立的USB和AC適配器電源輸入下或兩個輸入中的任意一個輸入下。當(dāng)連接外部電源時，智能電源選擇器允許系統(tǒng)不連接電池或可以與深度放電電池連接。智能電源選擇器自動將電池切換到系統(tǒng)負(fù)載，使用系統(tǒng)未利用的輸入電源部分為電池充電，充分利用有限的USB和適配器輸入電源。所有需要的電流檢測電路，包括集成的功率開關(guān)，均集成于片上。DC輸入電流限***高可調(diào)節(jié)至2A，而DC和USB輸入均可支持100mA、500mA和USB掛起模式。充電電流可調(diào)節(jié)至高達(dá)1.5A，從而支持 寬范圍的電池容性。MAX8677A的其他特性包括熱調(diào)節(jié)、過壓保護(hù)、充電狀態(tài)和故障輸出、電源好監(jiān)視、電池?zé)崦綦娮璞O(jiān)視、以及充電定時器。MAX8677A采用節(jié)省空間的、熱增強(qiáng)型、4mm×4mm、24引腳的TQFN封裝，規(guī)定工作于擴(kuò)展級溫度范圍(-40～+85℃)。
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