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，充電式電池化學反應有鎳鎘、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，但從能量密度與安全性角度的發(fā)展與實踐可知，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，并作應用舉例分析。
1、關(guān)于細流充電、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：細流充電、快速充電和穩(wěn)定充電。
1.1 細流充電
用于對深度放電的電芯進行充電。當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
電芯電壓超過細流充電的門檻時，提高充電電流進行快速充電。快速充電電流應低于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***小電流低于大約0.07C時，可中斷充電。定時器則要靠一個預設(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1.2A，而用USB電源則可高達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。應用包括PDA、MP3播放器、數(shù)碼 相機、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：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1.2A；通過電阻的可編程 USB充電電流高達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；預設(shè)置電池浮動電壓具±0.6%的準確度；熱調(diào)節(jié)***大限度地提高充電速率且無過熱風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1.2A，而用USB電源則可高達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。應用包括PDA、MP3播放器、數(shù)碼 相機、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用例舉
線性方案的充電器應用例舉-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、PDA、便攜式多媒體播放器、GPS導航設(shè)備、數(shù)碼相機、以及數(shù)碼攝像機。
MAX8677A可以工作于獨立的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、充電狀態(tài)和故障輸出、電源好監(jiān)視、電池熱敏電阻監(jiān)視、以及充電定時器。MAX8677A采用節(jié)省空間的、熱增強型、4mm×4mm、24引腳的TQFN封裝，規(guī)定工作于擴展級溫度范圍(-40～+85℃)。
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