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(xia)新式(shi)(shi)手(shou)(shou)持(chi)式(shi)(shi)設(she)(she)備(bei),面向消費(fei)者的(de)(de)設(she)(she)備(bei)和工業(ye)設(she)(she)備(bei)都(dou)可能包括蜂(feng)窩電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)話調制(zhi)解(jie)調器、Wi-Fi 模(mo)塊、藍(lan)牙(ya)模(mo)塊、大(da)尺(chi)寸背(bei)光照明顯示屏(ping)… 等等。很多手(shou)(shou)持(chi)式(shi)(shi)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)架(jia)構(gou)都(dou)與(yu)蜂(feng)窩電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)話的(de)(de)非常相似。一(yi)般情況(kuang)下(xia),用一(yi)個(ge) 3.7V 的(de)(de)鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)作(zuo)為主電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan),因為鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)按(an)重量(liang)(liang)和按(an)體積的(de)(de)能量(liang)(liang)密度(du)都(dou)很高(gao) (單(dan)位分別為 Wh/kg 和 Wh/m3)。過去,很多大(da)功(gong)率設(she)(she)備(bei)都(dou)采用 7.4V 鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi),以(yi)降低電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流要(yao)(yao)求,不過低價 5V 電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)管理 IC 的(de)(de)上市已(yi)經(jing)促使越(yue)來越(yue)多的(de)(de)手(shou)(shou)持(chi)式(shi)(shi)設(she)(she)備(bei)采用了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓更低的(de)(de)架(jia)構(gou)。平(ping)板電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腦很好(hao)地(di)說(shuo)明了(le)這一(yi)點(dian):一(yi)個(ge)典型的(de)(de)平(ping)板電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腦有極多的(de)(de)功(gong)能以(yi)及非常大(da)的(de)(de)顯示屏(ping) (就(jiu)便攜式(shi)(shi)設(she)(she)備(bei)而(er)言)。用 3.7V 電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)供電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時,其容量(liang)(liang)必須以(yi)數千毫安(an)-小時計(ji)算。為了(le)在幾個(ge)小時內給(gei)這樣一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)滿電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian),需要(yao)(yao)數千 mA 的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(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(bi)(bi)須仍能(neng)高效地利用 USB 端口提(ti)供 2.5W 至(zhi) 4.5W 功率。此外,器件必(bi)(bi)須保護敏(min)感的下游低(di)壓(ya)組件免受可能(neng)出現過(guo)壓(ya)情況所導致(zhi)的損壞,同時必(bi)(bi)須無縫地將大(da)電(dian)流(liu)從 USB 輸入、交流(liu)適配器或電(dian)池傳送到負(fu)載(zai),并最大(da)限(xian)度地降低(di)功耗。另外,該 IC 還必(bi)(bi)須安全地管(guan)理電(dian)池充電(dian)算法(fa),并監視(shi)關鍵的系統參數。
