《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型架構(gòu)解決鋰電池充電難題
摘要: 隨著無(wú)線,、計(jì)算、消費(fèi)類(lèi)以及工業(yè),、醫(yī)療市場(chǎng)領(lǐng)域的終端應(yīng)用不斷向便攜式方向發(fā)展,與鋰電池充電相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題也早已成為擺在設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)主要問(wèn)題。除了滿足電池供電系統(tǒng)可靠性外,,高效率與低成本特性也在器件選型中扮演著日益重要的角色,。如何平衡三者的關(guān)系?TI的四款新品充電IC或許可以成為工程師中產(chǎn)品選型時(shí)的一個(gè)新選擇,。
Abstract:
Key words :

    隨著無(wú)線,、計(jì)算、消費(fèi)類(lèi)以及工業(yè),、醫(yī)療市場(chǎng)領(lǐng)域的終端應(yīng)用不斷向便攜式方向發(fā)展,,與鋰電池充電相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題也早已成為擺在設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)主要問(wèn)題,。除了滿足電池供電系統(tǒng)可靠性外,,高效率與低成本特性也在器件選型中扮演著日益重要的角色。如何平衡三者的關(guān)系,?TI的四款新品充電IC或許可以成為工程師中產(chǎn)品選型時(shí)的一個(gè)新選擇,。


    有必要介紹一下目前主要的手機(jī)電池充電方式。在過(guò)去,,采用鋰電池的手機(jī),、GPS等便攜式終端大都采用充電IC加DC/DC或者PMU的拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換為整個(gè)系統(tǒng)供電。這種方式的好處是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,成本也相對(duì)較低,。然而其缺點(diǎn)也不容忽視:由于其判斷電池是否充滿的依據(jù)是充電電流的大小,但實(shí)際上系統(tǒng)本身在充電的同時(shí)也在消耗電池中的電流,,因此系統(tǒng)根本無(wú)法精確估算電池是否已經(jīng)充滿,。為了解決這一問(wèn)題,人們開(kāi)始引入軟件控制的方法對(duì)電池進(jìn)行持續(xù)充電,。不過(guò)這種方案又帶來(lái)了電池長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)過(guò)飽和的弊端,,從而導(dǎo)致電池壽命降低、嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生爆炸的情況,。因此在智能手機(jī)市場(chǎng)中,,原本屬于筆記本電腦的開(kāi)關(guān)模式電池充電技術(shù)也開(kāi)始大行其道。

    開(kāi)關(guān)模式充電方式的原理比較容易理解:電源開(kāi)關(guān)的作用是充電的時(shí)候?qū)㈦姵嘏c系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái),,而交流適配器的電流進(jìn)入充電接口之后也被分為兩路,,一路為電池充電,一路則通過(guò)開(kāi)關(guān)向系統(tǒng)中的DC/DC直接供電,。開(kāi)關(guān)模式的引入解決了不飽和充電或者長(zhǎng)時(shí)間過(guò)飽和充電的問(wèn)題,,然而新的問(wèn)題也隨之出現(xiàn),正如TI中國(guó)區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理張洪為所言:“0.2美元的電源開(kāi)關(guān)對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)成本太高,,而且由于DC/DC直接面臨適配器的過(guò)壓沖擊,,這導(dǎo)致手機(jī)的損壞率更高。此外,,其帶來(lái)的紋波噪聲也會(huì)影響手機(jī)呼叫的接通率,。”


    圖1. TI的新架構(gòu)集成了兩個(gè)MOS管(Q1與Q2)
    為了滿足便攜式終端鋰電池充電管理中所遇到的上述問(wèn)題,,在其最新推出的四款型號(hào)為BQ24071/線性電池充電IC中,TI采用了一種特有的結(jié)構(gòu)——除了充電控制器外,,這些器件中還集成了兩個(gè)MOS管(如圖1所示),。其中,Q1用作預(yù)穩(wěn)壓,,其作用是濾除過(guò)壓,、紋波以及各種電源噪聲,以解決筆記本電腦開(kāi)關(guān)模式充電方式中的缺點(diǎn),。同時(shí),,40mΩ的Q2則用來(lái)進(jìn)行有源切換。據(jù)稱(chēng),,與一般毫秒級(jí)的有源切換不同,,Q2的導(dǎo)通時(shí)間僅有微妙級(jí),不僅減少了自身?yè)p耗,,還避免了系統(tǒng)可能發(fā)生的復(fù)位現(xiàn)象,。此外,由于Q1,、 Q2以及流入系統(tǒng)的電流都可以測(cè)到,,這就避免了對(duì)電池是否充滿進(jìn)行誤判斷的可能。而當(dāng)電池充滿之后,,由于沒(méi)有放電通道也不會(huì)出現(xiàn)放電的現(xiàn)象,。從而徹底解決了便攜式鋰電池供電系統(tǒng)中電池充電的所有問(wèn)題。
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