兆赫同步開關(guān)電池充電器的應(yīng)用

隨著器件集成度的提高和尺寸的縮減，手機(jī)、pda 及便攜 dvd 播放器等便攜設(shè)備的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅猛。電池功率密度的提高成為技術(shù)進(jìn)步的瓶頸，而鋰離子電池在該方面的優(yōu)勢(shì)使其得到廣泛應(yīng)用。為了延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間并降低器件尺寸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員開始意識(shí)到利用高級(jí)電路拓?fù)涮岣呦到y(tǒng)功率轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)不能解決問題。電池充電已成為提高電池容量并延長(zhǎng)使用壽命的重要方案。線性電池充電器成本合理、尺寸小，適用于低容量電池充電應(yīng)用。但線性電池充電器由于功耗較高，已不能充分滿足充電需求。本文主要介紹兆赫同步開關(guān)電池充電器以及有效充電并延長(zhǎng)電池使用壽命的設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng)。

鋰離子電池充電
大部分專用鋰離子充電集成電路 (ic) 都是通過圖1所示的方式充電。鋰離子電池的充電過程由三個(gè)階段組成：預(yù)充電、恒流 (cc) 快速充電以及恒壓 (cv) 終端 (termination)。在預(yù)充電階段，以低速率（一般是快速充電率的 1/10）對(duì)電池充電，這時(shí)的電池電壓低于 3.0v。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈍化層的恢復(fù) - 鈍化層在深度放電狀態(tài)下存儲(chǔ)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)分解。另外，還可以在發(fā)生陽極短路的過充電電池出現(xiàn)部分銅分解的情況下防止 1c 充電過熱。在電池電壓達(dá)到 3.0v 時(shí)，電池充電器進(jìn)入 cc 階段。

快速充電電流應(yīng)當(dāng)限制在 1c 速率（0.7c 速率），以防止過熱以及因而造成的加速降質(zhì)。不過，為高功率容量設(shè)計(jì)的電池可以容許更高的充電率。應(yīng)當(dāng)合理選擇充電率，使電池溫度在充電結(jié)束時(shí)不超過 50 c。電池以快速充電率充電，直到達(dá)到穩(wěn)壓極限（一般是 4.2v/電池，不過碳素 (coke-based) 陽極鋰離子電池為 4.1v）。然后，在充電電流以指數(shù)方式降低到預(yù)定義終端電平時(shí)，電池充電器開始調(diào)節(jié)電池電壓并且進(jìn)入 cv 階段。輸出穩(wěn)壓精度是提高電池容量和延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵。較低的穩(wěn)壓精度會(huì)造成電池充電不足，進(jìn)而造成電池容量大幅降低。充電不足 1％ 電壓時(shí)，電池即損失大約 8％ 的容量。較低的電池穩(wěn)壓精度也會(huì)造成電池過充電，從而縮短電池使用壽命。為了安全地對(duì)鋰離子電池充電，僅允許環(huán)境溫度在 0～45 c 之間。在更低溫度時(shí)充電會(huì)形成金屬鋰，從而提高電池阻抗并造成電池降質(zhì)。在更高溫度時(shí)充電會(huì)由于鋰電解反應(yīng)而造成加速降質(zhì)。

低成本獨(dú)立線性電池充電器

許多ic 制造商通過開發(fā)用于低功耗便攜設(shè)備的低成本線性電池充電器來滿足市場(chǎng)對(duì)更精確和更安全充電的需求。圖 2 就是一種采用更少外部組件的低成本獨(dú)立線性電池充電器電路結(jié)構(gòu)圖。