了解鋰離子電池充電IC選項(xiàng)

隨著手持交易的不斷發(fā)展，對(duì)電池充電器的需求也在不斷新增。要為這項(xiàng)任務(wù)選擇合適的集成電路(IC)，我們要權(quán)衡幾個(gè)因素。在規(guī)劃之初，要考慮解決方法規(guī)格、USB規(guī)格、充電率、成本等因素。在這篇文章中，我們將介紹不同的充電拓?fù)?，并討論電池充電器IC的一些特性。此外，我們將探索一個(gè)應(yīng)用和現(xiàn)有的解決方法。

鋰離子電池充電循環(huán)

鋰離子電池要專門的充電周期，以實(shí)現(xiàn)安全充電和最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。電池充電有兩個(gè)階段:穩(wěn)定電流(CC)和穩(wěn)定電壓(CV)。當(dāng)電池低于完全充電的電壓時(shí)，電流通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)入電池。在CC方法下，電流通過(guò)穩(wěn)壓達(dá)到兩個(gè)值之一。假設(shè)一個(gè)非常低的電池電壓，充電電流下降到預(yù)充電水平，以適應(yīng)電池和防止電池?fù)p壞。這個(gè)閾值隨著電池的化學(xué)性質(zhì)而變化，一般取決于電池制造商。一旦電池電壓超過(guò)預(yù)充電閾值，充電就上升到快速充電電流水平。一般電池推薦的最大快速充電電流為1C(C=1小時(shí)耗盡電池所需的電流)，但該電流也取決于電池制造商。典型的充電電流為~0.8c，以最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。當(dāng)電池充電時(shí)，電壓升高。當(dāng)電池電壓升至穩(wěn)壓(一般為4.2v)后，充電電流逐漸減小，電池電壓趨于穩(wěn)定，防止過(guò)度充電。這樣，當(dāng)電池充電時(shí)，電流逐漸減小，電池阻抗減小。假設(shè)電流下降到預(yù)定的水平(通常為快速充電電流的10%)，充電就終止了。我們一般不浮電池充電，因?yàn)檫@樣會(huì)縮短電池壽命。圖1圖示了典型的充電周期。

將適配器電壓轉(zhuǎn)換為電池電壓并控制不同的充電階段有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):線性調(diào)節(jié)器和感應(yīng)開(kāi)關(guān)。這兩種拓?fù)湓隗w積、功率、解決方法成本和電磁干擾(EMI)輻射方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。讓我們來(lái)看看這兩種拓?fù)涞母鞣N優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。

一般情況下，電感開(kāi)關(guān)是功率最高的最佳選擇。使用電阻等檢測(cè)元件檢測(cè)輸出端的充電電流。當(dāng)充電器采用CC方式時(shí)，電流回顯電路控制占空比。CV法下的占空比由電池電壓檢測(cè)回波電路控制。根據(jù)特性集，可能會(huì)出現(xiàn)其他一些控制循環(huán)。稍后我們將詳細(xì)地回顧這些循環(huán)。感應(yīng)開(kāi)關(guān)電路要開(kāi)關(guān)元件、整流器、電感器和輸入輸出電容器。關(guān)于許多應(yīng)用，解決方法的規(guī)格可以通過(guò)選擇一個(gè)將開(kāi)關(guān)組件和整流器合并到集成電路中的設(shè)備來(lái)縮小。根據(jù)負(fù)載，這些電路的典型功率是80%到96%。開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器通常要更多的空間和更昂貴的，因?yàn)樗麄兊碾姼幸?guī)格。開(kāi)關(guān)變換器還會(huì)引起電感的電磁輻射和開(kāi)關(guān)輸出端的噪聲。

線性充電器通過(guò)降旁路元件的輸入電壓，直流電壓降。這樣做的好處是，解決方法只要三個(gè)組件:一個(gè)旁路組件和一個(gè)輸入/輸出電容。與電感開(kāi)關(guān)相比，線性電壓降調(diào)節(jié)器(LDO)通常是一種低成本、低噪聲的解決方法。電流通過(guò)調(diào)整器旁通組件的電阻進(jìn)入電池，然后控制充電電流。電流響應(yīng)一般來(lái)自充電器IC的輸入。測(cè)試電池電壓以供應(yīng)CV響應(yīng)。改變旁路元件的電阻，以保持進(jìn)入集成電路輸入的穩(wěn)定電流或穩(wěn)定電池電壓。設(shè)備的輸入電流等于負(fù)載電流。這意味著解的功率等于輸出電壓與輸入電壓之比。LDO解決方法的缺點(diǎn)是在高I/o電壓比下功率低。所有的電力都被旁路組件消耗掉了，這意味著關(guān)于那些高充電電流、輸入輸出差異大的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，LDO并不是一個(gè)理想的選擇。