電池壽命無疑是目前許多便攜式電子產品中最重要的特性。雖然許多便攜式電子行業已經廣泛采用鋰離子電池，因為這種電池具有容量大、尺寸小、重量輕和可靠耐用的特點，但對電池充電器芯(xin)片(pian)還(huan)沒有達(da)成(cheng)一(yi)個同樣(yang)統(tong)一(yi)的意見。作為控制鋰離(li)子充(chong)電(dian)(dian)(dian)狀態的功率器(qi)(qi)件(jian)，電(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)芯(xin)片(pian)在便攜(xie)式系統(tong)設(she)計中扮演著重(zhong)要的角色。然而，設(she)計師們還(huan)在使用著從(cong)較老并且(qie)相對粗糙和低成(cheng)本的充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)件(jian)、到較新的更復雜芯(xin)片(pian)等各種(zhong)各樣(yang)的器(qi)(qi)件(jian)，而后者集成(cheng)了越來越復雜的智能，可以延長電(dian)(dian)(dian)池壽(shou)命，保護被充(chong)電(dian)(dian)(dian)系統(tong)不受(shou)損害。

　　安全第一

　　便攜式系統設計(ji)師(shi)面臨的挑戰是：如(ru)何快速高效地對系統進(jin)行充電(dian)，同(tong)時(shi)不影(ying)響用(yong)戶安(an)全(quan)或損壞(huai)電(dian)池(chi)，并且要占(zhan)用(yong)最少的電(dian)路(lu)板面積。鋰離(li)子充電(dian)器通常采用(yong)三(san)種充電(dian)模式來(lai)最大化充電(dian)效率并確保用(yong)戶安(an)全(quan)性。深度放電(dian)的電(dian)池(chi)必須先(xian)用(yong)較(jiao)小的電(dian)流進(jin)行逐步預充電(dian)，將電(dian)池(chi)電(dian)壓慢慢提升到安(an)全(quan)閥值之上(shang)。

　　就拿工作電(dian)(dian)壓范圍是2.8V到4.2V的單節鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)器來說，它(ta)通常會測量被充(chong)電(dian)(dian)池(chi)的電(dian)(dian)壓，當電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓低于3V時，它(ta)將進入(ru)預充(chong)或“慢(man)充(chong)”模式。慢(man)充(chong)模式可以在(zai)電(dian)(dian)池(chi)內阻很低時防止(zhi)對電(dian)(dian)池(chi)高(gao)速充(chong)電(dian)(dian)，從而(er)盡量減少發熱(re)。一般預充(chong)期間的充(chong)電(dian)(dian)速率約是全速充(chong)電(dian)(dian)時的10%。

　　一旦電池達到最小電壓值，充電器就切換到恒(heng)(heng)流(liu)或快充模(mo)式(shi)，此(ci)時(shi)將對電(dian)(dian)(dian)池全(quan)速充電(dian)(dian)(dian)，直到電(dian)(dian)(dian)池達到接(jie)近滿充電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)的第二(er)個(ge)閥值。隨后充電(dian)(dian)(dian)器將進入恒(heng)(heng)壓(ya)(ya)模(mo)式(shi)，此(ci)時(shi)電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)保持不變(bian)，從而(er)讓(rang)充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)逐漸停止(zhi)。當充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)小于預設(she)的終(zhong)止(zhi)閥值時(shi)，恒(heng)(heng)壓(ya)(ya)充電(dian)(dian)(dian)模(mo)式(shi)也就結束了。

　　熱(re)管(guan)理是電(dian)池充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)設(she)計師面臨的(de)(de)(de)另一大挑(tiao)戰(zhan)。每個充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)芯(xin)片都會(hui)(hui)在充(chong)(chong)(chong)電(dian)過程中(zhong)經歷由于(yu)散熱(re)引起(qi)的(de)(de)(de)電(dian)壓下降。為了(le)避(bi)免電(dian)池損(sun)壞或系(xi)統關(guan)(guan)斷(duan)，大多數充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)都集成了(le)某種形式的(de)(de)(de)控制機制來管(guan)理熱(re)量累積。較老的(de)(de)(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)芯(xin)片常(chang)采(cai)用(yong)“非彼(bi)即此”的(de)(de)(de)方(fang)法來解決過熱(re)或過流(liu)(liu)問題――當(dang)熱(re)量達到預(yu)設(she)的(de)(de)(de)門限(xian)時(shi)它(ta)們將簡單地中(zhong)斷(duan)充(chong)(chong)(chong)電(dian)過程。較新(xin)的(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)則(ze)采(cai)用(yong)更(geng)復雜的(de)(de)(de)反饋技術(shu)(shu)連續監視裸片溫(wen)度(du)，并以(yi)正比于(yu)環境溫(wen)度(du)變化的(de)(de)(de)速率動(dong)態或通過計算(suan)調整充(chong)(chong)(chong)電(dian)電(dian)流(liu)(liu)。這種內置智能允許當(dang)前的(de)(de)(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)芯(xin)片逐(zhu)漸(jian)減少充(chong)(chong)(chong)電(dian)電(dian)流(liu)(liu)，直(zhi)到達到熱(re)平衡，裸片溫(wen)度(du)停止上升。這種技術(shu)(shu)能讓充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)(qi)以(yi)最大可(ke)能的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)對電(dian)池進(jin)行連續充(chong)(chong)(chong)電(dian)，同時(shi)不(bu)會(hui)(hui)導致系(xi)統關(guan)(guan)斷(duan)，從而縮(suo)短電(dian)池充(chong)(chong)(chong)電(dian)時(shi)間。

　　MAX8804是(shi)美信集(ji)成產品公司(si)去(qu)年7月份推出的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器芯片，它采用了專門的(de)熱(re)調整電(dian)(dian)(dian)路(lu)，可以(yi)在(zai)快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)階段或系(xi)統處于高(gao)溫環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)限制裸(luo)片的(de)溫度(du)。該充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器耐受30V的(de)直流(liu)輸(shu)入電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，只占用6平方毫米的(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)板面積(ji)。另外，像(xiang)TI公司(si)提(ti)供(gong)的(de)1A bq24060充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器可提(ti)供(gong)熱(re)過載保護(hu)功能，允許器件在(zai)環(huan)(huan)境(jing)溫度(du)很(hen)高(gao)的(de)惡劣環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)連續運行，例如夏天的(de)汽車或不小心連接到(dao)具有較高(gao)輸(shu)入電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)其它適配器。目前(qian)大多數較新的(de)器件一般還會增加過壓(ya)保護(hu)機制。

　　多種電壓源

　　有個(ge)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)常見的要求(qiu)是(shi)從不同電(dian)(dian)壓源給(gei)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)，要點(dian)是(shi)在不使(shi)電(dian)(dian)壓源過(guo)(guo)載(zai)的情況下(xia)提供這個(ge)功能(neng)。可(ke)以通(tong)過(guo)(guo)在輸入(ru)條件改變時動態(tai)調整充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流實(shi)現這一功能(neng)。

　　舉(ju)例來(lai)說，移(yi)動用(yong)戶經常沒(mei)有時(shi)間去找交(jiao)流電(dian)(dian)插座來(lai)給(gei)(gei)他(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)設備(bei)充(chong)電(dian)(dian)，相反，他(ta)們(men)希(xi)望通過(guo)大多數電(dian)(dian)子設備(bei)上都有的(de)(de)(de)(de)眾多USB端口來(lai)給(gei)(gei)他(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)，包括其它電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)設備(bei)，如筆記本電(dian)(dian)腦。因此，目(mu)前(qian)市場上的(de)(de)(de)(de)許多充(chong)電(dian)(dian)器芯(xin)片(pian)支持從交(jiao)流和USB輸入口給(gei)(gei)單節鋰(li)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)。此時(shi)的(de)(de)(de)(de)挑(tiao)戰(zhan)是補償USB端口提供的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷變(bian)化的(de)(de)(de)(de)功率(lv)電(dian)(dian)平。隨著(zhu)負載(zai)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，系統必(bi)須(xu)控(kong)制恒定的(de)(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流值以(yi)確保USB端口的(de)(de)(de)(de)正常操作(zuo)。

　　一些充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)芯片(pian)利用簡單的(de)雙重方法支持USB操作，該(gai)方法使用兩(liang)個(ge)預(yu)設(she)的(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流值(通常(chang)是500mA和100mA)來(lai)支持USB端口允(yun)許的(de)最大(da)電(dian)(dian)(dian)流或必要時(shi)的(de)最小電(dian)(dian)(dian)流以確保端口的(de)完整性。通常(chang)這要求(qiu)接口邏輯嵌入在充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)芯片(pian)中(zhong)，以便系統微(wei)控制器(qi)(qi)能夠(gou)連續(xu)讀取(qu)USB端口的(de)狀(zhuang)態，并(bing)指示充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)從(cong)一個(ge)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流切換到另一個(ge)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流。

　　最近，有些充(chong)電器芯(xin)片制(zhi)造(zao)商已經(jing)開(kai)發出能(neng)夠(gou)自動(dong)檢(jian)測(ce)USB端口的(de)可用功率、并(bing)據此(ci)調整(zheng)充(chong)電電流來(lai)最大(da)化充(chong)電效率的(de)芯(xin)片。另外，許多充(chong)電器芯(xin)片不需要(yao)用戶干涉(she)，就能(neng)夠(gou)自動(dong)檢(jian)測(ce)電源(yuan)|穩壓(ya)器|穩壓(ya)器類型并(bing)調整(zheng)它(ta)們的(de)充(chong)電過程。

　　當凌力(li)爾特公司的LTC4075充電器芯片檢測(ce)(ce)到輸入端(duan)電源時(shi)，它能(neng)自(zi)動選擇(ze)合適的電源進行充電，同時(shi)不需要外接(jie)MOSFET、檢測(ce)(ce)電阻或阻流二極管。Microchip Technology公司提供的MCP73837也能(neng)提供類似自(zi)動的電源選擇(ze)功能(neng)。

　　采用雙節電池

　　隨著便攜式系統設計復雜性的提高，它們使用的子系統、顯示器和處理器的數量與類型也越來越多，單節鋰離子電池已經無法滿足系統需要。因此，一些便攜式媒體播放器、高性能SLR型數碼相機和GPS導航系統都開始采用串聯的兩節鋰離子電池供電。這些便攜式產品一般要求輸入在8.4V和8.8V之間進行充電。設計師以前都是使用分立器件實現這種設計，但支持這個要求的新一代充電器芯片已經開始上市。

　　具有(you)代表性的(de)例子(zi)是(shi)(shi)AT3663，這(zhe)是(shi)(shi)Advanced Analogic Technologies公(gong)司(AnalogicTech)提供的(de)1A線性電池(chi)充(chong)電器系列芯片的(de)第一個(ge)產品，可以用(yong)來(lai)給最多兩(liang)節(jie)串聯的(de)鋰離子(zi)電池(chi)充(chong)電。AT3663采(cai)用(yong)該(gai)制造商的(de)專有(you)模塊化BCD工(gong)藝(yi)技(ji)術制造。這(zhe)種工(gong)藝(yi)集(ji)成(cheng)了完全隔離的(de)CMOS和(he)高(gao)速互補雙(shuang)極晶體管以及30V DMOS功率器件，沒有(you)采(cai)用(yong)復雜而且昂(ang)貴的(de)外延附生或高(gao)溫擴散(san)技(ji)術。

　　上述新工(gong)藝允許AAT3663支持從4V到13.2V的輸入電(dian)壓，因此設計師可以自由使用較低成本(ben)的非穩壓適(shi)配器。