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(kao)慮一(yi)(yi)(yi)下(xia)新(xin)式手(shou)持(chi)式設(she)(she)備,面向(xiang)消費者的設(she)(she)備和(he)(he)工業設(she)(she)備都可能(neng)包括蜂窩電(dian)(dian)(dian)(dian)話(hua)調制解調器、Wi-Fi 模(mo)塊、藍牙模(mo)塊、大尺寸背光照明顯示屏… 等等。很(hen)多(duo)手(shou)持(chi)式設(she)(she)備的電(dian)(dian)(dian)(dian)源架構都與蜂窩電(dian)(dian)(dian)(dian)話(hua)的非常相似。一(yi)(yi)(yi)般情(qing)況下(xia),用(yong)一(yi)(yi)(yi)個 3.7V 的鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)作為主電(dian)(dian)(dian)(dian)源,因為鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)按重量(liang)和(he)(he)按體積的能(neng)量(liang)密度都很(hen)高 (單位(wei)分別為 Wh/kg 和(he)(he) Wh/m3)。過去,很(hen)多(duo)大功率設(she)(she)備都采用(yong) 7.4V 鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi),以(yi)(yi)降(jiang)低(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)流要(yao)求,不過低(di)價 5V 電(dian)(dian)(dian)(dian)源管(guan)理(li) IC 的上市已經促(cu)使越來越多(duo)的手(shou)持(chi)式設(she)(she)備采用(yong)了電(dian)(dian)(dian)(dian)壓更(geng)低(di)的架構。平板電(dian)(dian)(dian)(dian)腦很(hen)好地(di)說明了這一(yi)(yi)(yi)點:一(yi)(yi)(yi)個典型的平板電(dian)(dian)(dian)(dian)腦有極多(duo)的功能(neng)以(yi)(yi)及非常大的顯示屏 (就便攜式設(she)(she)備而言)。用(yong) 3.7V 電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)供電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi),其容量(liang)必須(xu)以(yi)(yi)數(shu)(shu)千(qian)(qian)毫(hao)安-小時(shi)計算。為了在幾個小時(shi)內給(gei)這樣一(yi)(yi)(yi)個電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)滿電(dian)(dian)(dian)(dian),需要(yao)數(shu)(shu)千(qian)(qian) mA 的充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(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)須(xu)仍能高(gao)效地(di)(di)(di)利(li)用 USB 端口提供 2.5W 至 4.5W 功率。此外,器(qi)件必(bi)須(xu)保護敏感(gan)的下游(you)低壓(ya)組件免受可能出(chu)現過壓(ya)情況所導致的損壞,同時必(bi)須(xu)無(wu)縫地(di)(di)(di)將大電(dian)流(liu)從 USB 輸入、交流(liu)適配器(qi)或電(dian)池傳送到負載,并最大限度地(di)(di)(di)降低功耗。另外,該 IC 還(huan)必(bi)須(xu)安全地(di)(di)(di)管理電(dian)池充電(dian)算法(fa),并監視(shi)關鍵的系(xi)統參(can)數。