鋰離子電池充電時,須根據電池的狀態選擇充電方式。當電池殘壓低時以恒定電流高速充電;當殘壓高時以恒定電壓安全充電,以免電池電壓超過設定值。筆記本電腦使用過程中,當AC適配器插電時,系統由AC適配器供電。此時,充電控制芯片將來自AC適配器的輸入電壓轉換后向電池充電。當AC適配器拔出時,系統由電池供電。此時,處于無外部供電狀態,系統的供電來源需要自動切換。
圖1 充電控制芯片的主要功能
圖2 充電特性實例
筆記本電腦的電池驅動時間取決于充滿電時的電池電壓,若電池電壓較高則驅動時間較長,因此盡可能以較高的電壓完成充電為好。但為了安全地對鋰離子電池充電,需要控制充電電壓,使其不超過鋰離子電池的容許電壓值。設定充電電壓時,既要考慮到電壓精度,又要保持一定的余量,使其不超越安全的上限值。通常,充電設定電壓±100mV的變動將引起電池容量±10%的變化。
由于Nch/Nch同步整流型的同步部分采用了FET,因此,在輸出電壓比輸入電壓低的低Duty狀態下工作時,效率也較高。恒定電流充電時,大電流容易使電腦機箱發熱。相反地,在輸入電壓與輸出電壓的差較小的高Duty狀態下工作時,Pch/Di非同步整流與Nch/Nch同步整流效率相差不大。非同步整流方式與同步整流方式相比由于沒有升壓電路,也無需CB電容和升壓二極管,可由簡單的外置電路構成,因此元器件的布局布線較為容易。
富士通半導體的鋰離子電池充電控制芯片電壓精度可達±0.5%,在充分考慮安全余裕的基礎上,以額定最大電壓安全充電。此外,充電電壓和充電電流的初始設置無須外接電阻,從而削減了元器件的使用數量(BOM)。通過ACOK功能,可自動監測AC適配器的插拔狀態,從而自動選擇筆記本電腦電池驅動或AC適配器驅動。另外,富士通為其產品陣容增添了Nch/Nch同步整流型和Pch/Di非同步整流型兩種不同功能的產品供用戶選擇。
富士通微電子的MB39A132/MB39A134具有1個恒壓控制環路和2個恒流控制環路,可根據電池的殘壓自動切換充電模式,對充電進行控制。該系列產品還具備芯片待機時可獨立工作的ACOK功能,以及無需外接電阻對充電電流和電壓進行設定的初始設置功能。
圖3 MB39A132的簡單框圖(Nch/Nch)
圖4 MB39A134的簡單框圖(Pch/Di)