電池與充電管理 選擇與權(quán)衡因素
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無論選擇何種電池化學(xué)技術(shù)，遵循每一種電池化學(xué)技術(shù)的正確充電管理技術(shù)都是至關(guān)重要的。這些技術(shù)將確保電池在每一次和每個充電周期都能被充至最大容量，而不會降低安全性或縮短電池使用壽命。
NiCd / NIMH
在一個充電周期開始之前，并且盡可能在開始快速充電之前對鎳鎘 (NiCd) 電池和鎳氫 (NiMH) 電池必須要進(jìn)行檢驗和調(diào)節(jié)。如果電池電壓或溫度超出了允許的極限是不允許進(jìn)行快速充電的。出于安全考慮，對所有“熱”電池（一般高于 45℃）的充電工作都會暫時終止，直到電池冷卻到正常工作溫度范圍內(nèi)才會再次運轉(zhuǎn)。要想處理一個“冷”電池（一般低于 10℃）或過度放電的電池（每節(jié)電池通常低于 1V），需要施加一個溫和的點滴式電流。
當(dāng)電池溫度和電壓正確時快速充電開始。通常用 1C 或更低的恒定電流對 NiMH 電池進(jìn)行充電。一些 NiCd 電池可以用高達(dá) 4C 的速率進(jìn)行充電。采用適當(dāng)?shù)某潆娊K止來避免有害的過充電。
就鎳基可充電電池而言，快速充電終止基于電壓或溫度。如圖 1 所示，典型的電壓終止方法是峰值電壓探測，在峰值時即每個電池的電壓在 0～-4mV 范圍內(nèi)，快速充電被終止。基于溫度的快速充電終止方法是觀察電池溫度上升率 DT/Dt 來探測完全充電。典型的 DT/Dt 率為 1℃/每分鐘。
圖 1 鎳電池化學(xué)技術(shù)的充電曲線
鋰離子/鋰聚合物電池
與 NiCd 電池和 NiMH 電池相類似，在快速充電之前盡可能檢驗并調(diào)節(jié)鋰離子電池。驗證和處理方法與上述使用的方法相類似。
如圖 2 所示，驗證和預(yù)處理之后，先用一個 1C 或更低的電流對鋰離子電池進(jìn)行充電，直到電池達(dá)到其充電電壓極限為止。該充電階段通常會補充高達(dá) 70% 的電池容量。然后用一個通常為 4.2V 的恒定電壓對電池進(jìn)行充電。為將安全性和電池容量，必須要將充電壓穩(wěn)定在至少 ±1%。在此充電期間，電池汲取的充電電流逐漸下降。就 1C 充電率而言，一旦電流電平下降到初始充電電流的 10-15% 以下充電通常就會終止。
圖 2 鋰離子電池化學(xué)技術(shù)充電曲線
開關(guān)模式與線性充電拓?fù)涞膶Ρ?/B>
傳統(tǒng)上來說，手持設(shè)備都使用線性充電拓?fù)洹Ｔ摲椒ň哂兄T多優(yōu)勢：低實施成本、設(shè)計簡捷以及無高頻開關(guān)的無噪聲運行。但是，線性拓?fù)鋾黾酉到y(tǒng)功耗，尤其是當(dāng)電池容量更高引起的充電率增加的時候。如果設(shè)計人員無法管理設(shè)計的散熱問題，這就會成為一個主要缺點。
當(dāng) PC USB 端口作為電源時，則會出現(xiàn)其他一些缺點。當(dāng)今在許多便攜式設(shè)計上都具有 USB 充電選項，并且都可提供高達(dá) 500mA 的充電率。就線性解決方案而言，由于其效率較低，可以從 PC USB 傳輸?shù)摹半娔堋绷烤捅淮蟠蠼档?，從而?dǎo)致了充電時間過長。
這就是開關(guān)模式拓?fù)溆杏梦渲氐脑?。開關(guān)模式拓?fù)涞闹饕獌?yōu)勢在于效率的提高。與線性穩(wěn)壓器不同，電源開關(guān)（或多個開關(guān)）在飽和的區(qū)域內(nèi)運行，其大大降低了總體損耗。降壓轉(zhuǎn)換器中功率損耗的主要包括開關(guān)損耗（在電源開關(guān)中）以及濾波電感中的 DC 損耗。根據(jù)設(shè)計參數(shù)的不同，在這些應(yīng)用中出現(xiàn)效率大大高于 95% 的情況就不足為奇了。
當(dāng)人們聽到開關(guān)模式這個術(shù)語時大多數(shù)人都會想到大型 IC、大 PowerFET 以及超大型電感! 事實上，雖然對于處理數(shù)十安培電流的應(yīng)用而言確實是這樣，但是對于手持設(shè)備的新一代解決方案而言情況就不一樣了。新一代單體鋰離子開關(guān)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 說明了當(dāng)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 4 mm2，其集成了高側(cè)和低側(cè) PowerFET。由于采用了 3MHz 開關(guān)頻率，該解決方案要求一個小型 1uH 電感， 其外形尺寸僅為：2mm x 2.5mm x 1.2mm (WxLxH)。
充電器的選擇http://www.elecfans.com/soft/49/50/2010/2010033072388.html
電池充電器工具使得設(shè)計人員選擇正確的充電器的過程更輕松。圖 3 是 TI 網(wǎng)站上提供的一種工具的示例。
圖 3 電池充電器選擇工具
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