電池充電管理：適用靈活性是關(guān)鍵

　　輸入電源日趨多樣

　　隨著人們生活環(huán)境的日益多樣化，可用于電池充電的電源也日趨多樣化，除了傳統(tǒng)的220V AC適配器以外，用戶還希望隨時(shí)能夠通過USB接口或車載電源等對(duì)各種設(shè)備的電池進(jìn)行充電，此外還有用戶要求在設(shè)備充電的同時(shí)能夠繼續(xù)使用其功能，因此設(shè)備的充電管理電路需要更具靈活性，以適應(yīng)更為廣泛的應(yīng)用環(huán)境。

　　顯然，新的要求也給系統(tǒng)制造商帶來了更大的挑戰(zhàn)。“挑戰(zhàn)首先來自于充電管理IC需要更寬的工作電壓范圍，這樣就需要使用更高電壓的半導(dǎo)體工藝來進(jìn)行芯片的設(shè)計(jì)。”王韻表示，“第二個(gè)挑戰(zhàn)是要求IC能對(duì)不同的輸入電源作出相應(yīng)的調(diào)整，以及對(duì)電池充電和系統(tǒng)用電能做出一定的管理。”他以富士通MB39A132/134充電管理IC為例解釋道，通過對(duì)輸入電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配，保證了系統(tǒng)用電和電池充電可以同時(shí)穩(wěn)定進(jìn)行。

　　由于AC適配器/USB/車載電源所提供的電壓電流都不相同，而充電電池的電壓和節(jié)數(shù)也不盡相同，當(dāng)充電電壓高于電源電壓時(shí)要通過升壓才能進(jìn)行充電，這樣的升降壓充電管理IC在市場(chǎng)上還沒有看到。此外在設(shè)備工作時(shí)同時(shí)充電，要求充電管理IC有很好的抗干擾設(shè)計(jì)，同時(shí)要注意在電池電壓很低的情況下，充電電流要保證大于放電電流，避免“入不敷出”的情況發(fā)生。“從充電IC的設(shè)計(jì)來看，目前面臨的挑戰(zhàn)包括：1、如何進(jìn)一步提高充電轉(zhuǎn)換效率和降低待機(jī)的功耗;2、如何有效管理多通道的電源和負(fù)載;3、如何提高充電速率并同時(shí)保證電池的安全使用壽命;4、如何進(jìn)一步擴(kuò)展充電控制方法的靈活配置以期適應(yīng)不同型號(hào)電池的充電要求。”吳昕補(bǔ)充道。

　　他認(rèn)為，便攜式產(chǎn)品充電器如手機(jī)充電器是一個(gè)相對(duì)成熟、穩(wěn)定的市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)相應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)大多以生產(chǎn)制造為主，技術(shù)開發(fā)的力量相對(duì)比較薄弱。同時(shí)充電器本身是薄利商品，廠商的成本控制壓力比較大，對(duì)新技術(shù)的接受度也相對(duì)較低。近幾年由于公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，政府和各類環(huán)保組織、機(jī)構(gòu)，包括手機(jī)廠商本身，都提出了多個(gè)涉及充電器的節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，例如中國(guó)工信部頒布的《移動(dòng)通信手持機(jī)充電器及接口技術(shù)要求和測(cè)試方法》(YD/T1591-2006)、能源之星EPS2.0、手機(jī)充電器分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等等，都旨在減少資源浪費(fèi)、提高電能效率、減低空載空耗。這些標(biāo)準(zhǔn)的推出很大程度上推動(dòng)了充電器產(chǎn)品的技術(shù)革新。

　　“中國(guó)制造商面臨的主要困難是設(shè)計(jì)者對(duì)充電方面的技術(shù)實(shí)踐不夠，未能完全掌握充電設(shè)計(jì)的要求。”王韻說道，“同時(shí)各家充電管理IC的功能不盡相同，使用者對(duì)新產(chǎn)品缺乏了解，設(shè)計(jì)不容易上手。解決的方法主要依靠充電管理IC的廠商加大對(duì)市場(chǎng)的產(chǎn)品和技術(shù)的推廣，給設(shè)計(jì)者提供多方位的技術(shù)支持，使設(shè)計(jì)者能快速掌握充電管理設(shè)計(jì)的技術(shù)。”

　　在筆記本設(shè)計(jì)當(dāng)中，工程師對(duì)充電管理IC的設(shè)計(jì)都非常重視，否則一旦發(fā)生問題將耗費(fèi)工程師大量的時(shí)間和精力，所以在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)問題非常關(guān)鍵。王韻表示，富士通除了提供評(píng)估板用于客戶系統(tǒng)評(píng)估之外，還開發(fā)了筆記本電源設(shè)計(jì)評(píng)估系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)，只要客戶提供完整電路就可以對(duì)任何可能發(fā)生的問題進(jìn)行完整的事前檢查，從而幫助減少研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

　　去年下半年發(fā)生的全球金融海嘯對(duì)于消費(fèi)電子類產(chǎn)品打擊巨大，“但我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)類電子已先于整體經(jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇。特別是受益于國(guó)家家電下鄉(xiāng)補(bǔ)貼政策，筆記本電腦和液晶電視等市場(chǎng)迅速回暖。”王韻說道。“明年我們會(huì)繼續(xù)加大在電源管理IC研發(fā)上的投入，屆時(shí)將推出全新一代的充電管理產(chǎn)品。這幾年新能源技術(shù)不斷發(fā)展，電池技術(shù)備受矚目，鋰電池/鋰鐵電池也將會(huì)被應(yīng)用到更多的產(chǎn)品當(dāng)中。從電源管理IC來看，更安全、更高精度、多重保護(hù)功能、外部通訊功能、電池平衡充放電功能及多組電池寬電壓輸入等都將成為電池充電管理技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。”

　　采用高集成可編程邏輯器件進(jìn)行電源管理

　　節(jié)能設(shè)計(jì)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是使用微處理器來管理電源。微處理器未針對(duì)電源管理進(jìn)行優(yōu)化，它們必須處理太多的指令，而且反應(yīng)時(shí)間緩慢，可能導(dǎo)致熱擊穿，以及突發(fā)性甚至是災(zāi)難性的電路板和系統(tǒng)故障。雖然在電源管理中使用微處理器一直是傳統(tǒng)做法，但使用邏輯器件進(jìn)行電源管理速度更快，而且更可靠。

　　萊迪思半導(dǎo)體于2009年4月推出Power Manager II系列新產(chǎn)品，其中POWR 1220AT8為電源監(jiān)控、修整和電壓測(cè)量提供了優(yōu)異的解決方案，這種可編程器件可代替復(fù)位發(fā)生器、監(jiān)控IC、看門狗定時(shí)器、排序/跟蹤和熱插拔集成電路等多個(gè)IC，為用戶提供了必要的工具和功能，以滿足大型基站、高端服務(wù)器和小型單板計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的綠色標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能要求。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)，節(jié)能效果有所不同，但節(jié)能30%并不少見。