《電子技術(shù)應用》
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實用電源設(shè)計Q&A系列之十二:如何把電池充電器嵌入到小巧的便攜式產(chǎn)品中?
盧志豪 陳曉兵
凌力爾特公司
摘要: 實用電源設(shè)計Q&A系列之十二:如何把電池充電器嵌入到小巧的便攜式產(chǎn)品中?
Abstract:
Key words :

Q1:請教專家如何選定對電池的充電電流的設(shè)定?脈沖充電與恒流充電有何優(yōu)越點與不好之處?

A1:充電電流一般要視乎電池容量及預期的充電時間而設(shè)定。舉例如1C(500mAhr容量的電池,1C就是500mA了)充電一般會在3小時內(nèi)完成充電,增加充電電流會將充電時間減短,但減多少則要參考電池供貨商所提供的數(shù)據(jù)而定。一般來說,0.5-1C充電是比較常用的,而我們很少會把充電電流設(shè)定到大于1C,因這樣會減短電池的壽命。

A1:充電電流一般要視乎電池容量及預期的充電時間而設(shè)定。舉例如1C(500mAhr容量的電池,1C就是500mA了)充電一般會在3小時內(nèi)完成充電,增加充電電流會將充電時間減短,但減多少則要參考電池供貨商所提供的數(shù)據(jù)而定。一般來說,0.5-1C充電是比較常用的,而我們很少會把充電電流設(shè)定到大于1C,因這樣會減短電池的壽命。

脈沖充電基本上也是恒流恒壓充電方式,但只是平均值而已。因為每次流到電池的電流(導管導通)是一樣,只是停斷時間(導管關(guān)斷)不一樣,透過改變這停斷時間,便可有效地控制/改變平均電流。

因脈沖充電方式是不會(其實是無法)控制導管導通時的電流,外加的限流(Current Limit)是必須的。所以,脈沖充電器要求電源(適配器)有限流功能。這會把熱量消耗在電源上,而不在充電器件本身(線性充電器卻是本身發(fā)熱)。固此,在一些功率效大、密封而非常細小的應用中,脈沖充電器就有它的優(yōu)勢了。

但要求電源(適配器)有限流功能也就是脈沖充電方式的最大缺點,因為只要偶一不慎錯用了沒有限流功能的電源(適配器)便有可能把電源(適配器)甚或電池燒壞。為這緣固,我司的脈沖充電器(LTC1730及LTC4052)都加了過流保護功能,一但錯用了沒有限流功能的電源(適配器)或其它緣固致使充電電流過大,充電器便會馬上停止充電以保護電源及電池。

另外一點要留意,因每次的脈沖電流都是固定并比較大(縱然平均值小),并不是每家電池供貨商認同這種充電方式,怕它會長遠影響電池效能或壽命。但這也只是一部份的觀點而已,我們也有一些客戶在使用脈沖充電器而并未發(fā)現(xiàn)任何問題。

Q2:用于設(shè)置充電電流的電阻值通常很小(如0.1Ω),如果在布線時無法靠近IC引腳連接(特別是對于SMD封裝的充電IC,電阻本身已經(jīng)比IC大得多),應如何處理好IC到外置檢流電阻之間的布線?

A2:這要看閣下所用的是那一個供貨商及那一種形式的充電器,我司提供的線性充電器(包括LTC4053, LTC4054, LTC4056, LTC4057)便沒有此煩惱,用來設(shè)定充電電流的電阻都是大電阻值的。 

A2:這要看閣下所用的是那一個供貨商及那一種形式的充電器,我司提供的線性充電器(包括LTC4053, LTC4054, LTC4056, LTC4057)便沒有此煩惱,用來設(shè)定充電電流的電阻都是大電阻值的。

我估計閣下所提出的小電阻是在開關(guān)形充電器(如LTC4006, LTC4007, LTC4008)中的電流測量電阻。對于這些電阻接法,一般我們會利用開爾文感測法(Kelvin Sensing)。比較難以文字形容,但其原則大概如下:

Q3:有一問題請教: CDMA手機為何將充電控制功能轉(zhuǎn)移到充電器??是否是考慮到發(fā)熱或充電部分的開關(guān)元件工作時對手機產(chǎn)生干擾?

A3:通常俗稱的充電器實際是和手機配套使用的電源適配器(Adapter)主要提供穩(wěn)定的直流充電電源。手機產(chǎn)品中主要嵌入線性充電器,不會產(chǎn)生開關(guān)噪聲干擾系統(tǒng)。在CDMA手機中也是完全可以嵌入充電器的。

 A3:通常俗稱的充電器實際是和手機配套使用的電源適配器(Adapter)主要提供穩(wěn)定的直流充電電源。手機產(chǎn)品中主要嵌入線性充電器,不會產(chǎn)生開關(guān)噪聲干擾系統(tǒng)。在CDMA手機中也是完全可以嵌入充電器的。

Q4:請問對于電池保護板的測試如何進行?需要什么儀器設(shè)備?

A4:對Li-ion二次電池保護板的測試主要針對過充電過放電,充放電電流過大,溫升過高等保護功能的測試,需使用可編程的電壓電流源及一些輔助電路來模擬電池的異常狀態(tài)。

 A4:對Li-ion二次電池保護板的測試主要針對過充電過放電,充放電電流過大,溫升過高等保護功能的測試,需使用可編程的電壓電流源及一些輔助電路來模擬電池的異常狀態(tài)。

Q5:在我的應用中,需要動態(tài)地檢測電池的電壓。而我的系統(tǒng)限制只能提供一個數(shù)字io。請問,我如何才能有效的檢測該參量?

A5:由于系統(tǒng)只能提供一個數(shù)字i/o,建議配置一個內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器的單片機介于電池和系統(tǒng)之間。

 A5:由于系統(tǒng)只能提供一個數(shù)字i/o,建議配置一個內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器的單片機介于電池和系統(tǒng)之間。

Q6:能否具體談談開關(guān)型充電器與線性充電器的電路結(jié)構(gòu)有何差別,各自的優(yōu)點和缺點是什么?兩種充電器的目標應用范圍分別是什么?

A6:對于開關(guān)型充電器與線性充電器的電路結(jié)構(gòu)差別以及各自優(yōu)點和缺點的比較,在前面的問答中已有提及。進一步詳細的論述可參閱有關(guān)電源方面的書籍。開關(guān)型充電器通常用于輸入電壓與充電電壓的壓差較大,充電電流高或輸入電壓低于充電電壓等場合,線性充電器由于功耗的限制,其應用場合與上述開關(guān)型充電器的相反。

 A6:對于開關(guān)型充電器與線性充電器的電路結(jié)構(gòu)差別以及各自優(yōu)點和缺點的比較,在前面的問答中已有提及。進一步詳細的論述可參閱有關(guān)電源方面的書籍。開關(guān)型充電器通常用于輸入電壓與充電電壓的壓差較大,充電電流高或輸入電壓低于充電電壓等場合,線性充電器由于功耗的限制,其應用場合與上述開關(guān)型充電器的相反。

Q7:為了有效的減少體積,采用基于平面變壓器的開關(guān)電源電路是否可行?

A7:平面變壓器或電感的技術(shù)和工藝已較為成熟,已越來越廣泛地用在高功率密度的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器如通訊電源模塊中。因此在高頻的開關(guān)型充電器電路中考慮用平面變壓器/電感以減少體積也是可行的。

 A7:平面變壓器或電感的技術(shù)和工藝已較為成熟,已越來越廣泛地用在高功率密度的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器如通訊電源模塊中。因此在高頻的開關(guān)型充電器電路中考慮用平面變壓器/電感以減少體積也是可行的。

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