電池充電器在便攜式電源產品中的應用
便攜式電源的應用范圍很廣,也很多樣化。產品包括消耗 uW 級平均功率的無線傳感器節點以及可用小車推著的、電池組耗電數百瓦-時的醫療或數據采集系統。不過,盡管應用種類很多,仍然出現了幾個趨勢,設計師日益需要給產品提供更大的功率,以支持不斷增多的功能,同時也在考慮怎樣用任何可用電源給電池充電。要滿足第一種需求,就要提高電池容量。不幸的是,用戶大多比較心急,容量提高以后,還必須在一個合理的時間內充滿電,這就導致要增大充電電流。要滿足第二種需求,就要求電池充電解決方案提供極大的靈活性。本文將更詳細地討論這些問題。
更大的功率
考慮一(yi)下新式手(shou)持(chi)式設(she)(she)備(bei),面向消費(fei)者的(de)設(she)(she)備(bei)和(he)工業設(she)(she)備(bei)都(dou)可能(neng)包括蜂(feng)窩電(dian)(dian)(dian)話調制解調器、Wi-Fi 模塊(kuai)、藍牙模塊(kuai)、大尺寸背(bei)光(guang)照明顯示屏(ping)… 等(deng)等(deng)。很(hen)多手(shou)持(chi)式設(she)(she)備(bei)的(de)電(dian)(dian)(dian)源架構(gou)都(dou)與蜂(feng)窩電(dian)(dian)(dian)話的(de)非常(chang)相似。一(yi)般情況下,用一(yi)個(ge) 3.7V 的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)作為主電(dian)(dian)(dian)源,因為鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)按重量和(he)按體(ti)積的(de)能(neng)量密度都(dou)很(hen)高(gao) (單位分別(bie)為 Wh/kg 和(he) Wh/m3)。過(guo)去,很(hen)多大功率(lv)設(she)(she)備(bei)都(dou)采(cai)用 7.4V 鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi),以降低電(dian)(dian)(dian)流要(yao)求,不過(guo)低價 5V 電(dian)(dian)(dian)源管理 IC 的(de)上市(shi)已(yi)經促使(shi)越來越多的(de)手(shou)持(chi)式設(she)(she)備(bei)采(cai)用了電(dian)(dian)(dian)壓更低的(de)架構(gou)。平板(ban)電(dian)(dian)(dian)腦很(hen)好地說明了這(zhe)一(yi)點:一(yi)個(ge)典型的(de)平板(ban)電(dian)(dian)(dian)腦有極(ji)多的(de)功能(neng)以及非常(chang)大的(de)顯示屏(ping) (就便攜式設(she)(she)備(bei)而(er)言)。用 3.7V 電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)供(gong)電(dian)(dian)(dian)時,其容(rong)量必須以數千(qian)毫安(an)-小時計算。為了在(zai)幾(ji)個(ge)小時內給這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)充(chong)滿電(dian)(dian)(dian),需要(yao)數千(qian) mA 的(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流。
然而,如果沒有大電流交流適配器,盡管充電電流這么高,也不能防止消費者用 USB 端口給大功率設備充電的想法。為了滿足這種需求,當交流適配器可用時,電池充電器必須能以大電流 (>2A) 充電,而在沒有交流適配器可用時,電池充電器必須(xu)仍能(neng)高效地(di)利用 USB 端口提供 2.5W 至 4.5W 功(gong)率。此外(wai),器件必須(xu)保護敏感(gan)的下游低(di)壓組件免受可能(neng)出(chu)現過壓情況所導(dao)致的損壞,同時必須(xu)無縫地(di)將大電(dian)(dian)流(liu)從 USB 輸(shu)入(ru)、交流(liu)適配器或電(dian)(dian)池傳送到(dao)負載,并(bing)最(zui)大限度地(di)降低(di)功(gong)耗。另外(wai),該(gai) IC 還必須(xu)安(an)全地(di)管(guan)理(li)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)算法(fa),并(bing)監視關鍵的系統參數。
