充電電路沒有簡單事，淺談如何執(zhí)行高效率設(shè)計(jì)

　　七、單節(jié)鋰電池的應(yīng)用舉例

　　1、 作電池組維修代換品

　　有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)維修發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時(shí)僅是個(gè)別電池有問題。可以選用合適的單節(jié)鋰電池進(jìn)行更換。

　　2、 制作高亮微型電筒

　　筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰電池配合一個(gè)白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用方便，小巧美觀。而且由于電池容量大，平均每晚使用半小時(shí)，至今已用兩個(gè)多月仍無需充電。電路如圖四所示。

　　3、代替3V電源

　　由于單節(jié)鋰電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰電池便可代替兩節(jié)普通電池，給收音機(jī)、隨身聽、照相機(jī)等小家電產(chǎn)品供電，不僅重量輕，而且連續(xù)使用時(shí)間長。

　　八、鋰電池的保存：

　　鋰電池需充足電后保存。在20℃下可儲存半年以上，可見鋰電池適宜在低溫下保存。曾有人建議將充電電池放入冰箱冷藏室內(nèi)保存，的確是個(gè)好注意。

　　九、使用注意事項(xiàng)：

　　鋰電池絕對不可解體、鉆孔、穿刺、鋸割、加壓、加熱，否則有可能造成嚴(yán)重后果。沒有充電保護(hù)板的鋰電池不可短路，不可供小孩玩耍。不能靠近易燃物品、化學(xué)物品。報(bào)廢的 鋰電池要妥善處理。

　　便攜產(chǎn)品充電電路旁路元件的選擇

　　手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、DVD播放器、MP3播放器和PDA等便攜式產(chǎn)品的充電電路設(shè)計(jì)可以采用四種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。四種解決方案都使用帶外部旁路元件（見圖1）的控制PMU（電源管理單元）。本文將探討外部旁路元件的組成，并將討論各種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

　　圖1 帶外部旁路元件的解決方案

　　選擇旁路元件取決于不同因素和它們各自對設(shè)計(jì)的重要性，包括開關(guān)效率、功率損耗、散熱、驅(qū)動電路配置、PMU配置、PCB占位面積、封裝高度、ESD 容差和價(jià)格。充電電路額定電流小于600mA時(shí)，旁路元件經(jīng)常集成在PMU中，完全不需要外部元件，因此，本文著重于討論額定電流為1A的便攜式產(chǎn)品的充電電路。旁路元件的四種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 旁路元件的四種不同的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)

　　開關(guān)效率對于電路很重要，其中旁路元件的開關(guān)時(shí)間引起的損耗將影響電池壽命。

　　正在推出的開關(guān)充電電路在給定面積中的功耗比標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器少。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A、B和D適用于這種情況，設(shè)計(jì)人員在選擇時(shí)可以著重考慮MOSFET的開關(guān)時(shí)間。

　　導(dǎo)電功耗是影響電路效率的重要因素。旁路元件上的壓降越小，功耗就越小。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A和B都含有肖特基二極管，其上的壓降相對較高，因此功耗也較大。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)C是一個(gè)低VCEsat的雙極晶體管（BJT），其中設(shè)計(jì)人員必須考慮驅(qū)動電流損耗以及BJT上的損耗。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)D使用了兩個(gè)串聯(lián)現(xiàn)代溝道（modern trench）MOSFET，其中兩個(gè)元件都增加了損耗。背靠背布置的小RDS（ON） MOSFET可提供極小的導(dǎo)通功耗。

　　散熱在線性穩(wěn)壓充電電路中起著重要作用。1A的線性穩(wěn)壓使這些超小的封裝產(chǎn)生大量的熱量。散熱方法之一是使用單獨(dú)封裝的元件，讓不同元件在PCB上均勻散熱。替代方案是將幾個(gè)元件封裝在一起，設(shè)計(jì)時(shí)需要著重考慮的是封裝熱阻。WDFN 2mm×2mm封裝中的BJT和MOSFET新產(chǎn)品的特征是墊盤暴露在下面，明顯降低了熱阻。使用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)C（BJT）時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要考慮潛在的熱量流失。

　　驅(qū)動電路配置會受PMU設(shè)計(jì)影響，大多數(shù)PMU會提供為BJT或MOSFET設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路。在分立設(shè)計(jì)中，BJT會需要能被吸收或耗散的連續(xù)驅(qū)動電流。增益相對高的BJT需要更小的驅(qū)動電流。MOSFET需要高柵極電壓以得到低導(dǎo)通損耗。對于P溝道器件，可能需要增加一個(gè)電平偏移，而N溝道器件可能需要增加一個(gè)電荷泵。

　　PMU配置可能使用旁路元件完成充電以外的功能。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)D中，旁路元件用作開關(guān)，讓電流從充電電池返回到另一個(gè)元件或電路。這種配置經(jīng)常用于筆記本電腦中的可拆卸電池組上，其中相同的電池組連接器用于電池充電并對筆記本電腦供電。而且，在電話中，電池可用于驅(qū)動外部揚(yáng)聲器、MP3播放器、藍(lán)牙等。

　　由于設(shè)計(jì)人員要不斷滿足更新的挑戰(zhàn)，在更小的空間中容納更多的元件，因此，PCB占位面積和封裝高度也起著重要的作用。WDFN（0.75mm）或 UDFN封裝（0.55mm）的特征是外形極薄、占位面積小且性能高，它們是今天便攜式電子設(shè)備的中常選用的器件封裝方式。如果封裝高度和占位面積不重要，那么設(shè)計(jì)人員可以從所有四種