電池充電需要注意哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-30 06:45
點(diǎn)擊量：次
單電池充電解決方案概覽
充電電池對(duì)手機(jī)和可穿戴電子產(chǎn)品等電子設(shè)備都至關(guān)重要。充電電路不僅必須認(rèn)真設(shè)計(jì)，而且很大程度上還取決于三大因素：電池化學(xué)成分、功率級(jí)以及系統(tǒng)負(fù)載。不同的電池化學(xué)成分需要不同的充電方法。應(yīng)用的電源需求會(huì)直接影響充電系統(tǒng)的成本與尺寸。最后，必須考慮系統(tǒng)電源需求，明確是選擇電源路徑還是非電源路徑。
鋰離子電池正在成為許多便攜式應(yīng)用的首選，主要原因是：它們不僅能以較小的尺寸重量提供較高的容量，而且還具有低自放電與高單元電壓（通常為3.6V）的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)只有一節(jié)電池的電池組設(shè)計(jì)。雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池也容易受到應(yīng)力損壞。它們需要特別考慮充電電流、穩(wěn)壓、小電流充電等級(jí)以及溫度監(jiān)控等。
基本充電方法有兩種：線性充電與開關(guān)模式充電。開關(guān)模式充電可在廣泛的AC 適配器電壓下最大限度地降低功耗，但會(huì)占用更多的板級(jí)空間，增加復(fù)雜性。此外，開關(guān)模式應(yīng)用通常比相應(yīng)的線性應(yīng)用成本高-。線性充電器體積較小，非常適合噪聲敏感型設(shè)備。不過，它們?cè)谡麄€(gè)充電過程中的效率沒有開關(guān)模式設(shè)備那么高。
選擇充電方法時(shí)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)成本、空間、材料單 （BOM） 數(shù)量以及效率（熱負(fù)載）進(jìn)行綜合考慮。系統(tǒng)需求不同，就會(huì)有不同的電池充電器解決方案，從簡(jiǎn)單的獨(dú)立充電器到也可為系統(tǒng)供電的嵌入式充電器都有可能。系統(tǒng)需求包括但不僅限于：
● 動(dòng)態(tài)電源路徑管理（DPPM） 需求，可確保系統(tǒng)在電池電量耗盡或斷開電池的情況下仍能立即開啟。
● 電池與系統(tǒng)路徑的低FET RDS（on），可確保合格的整體效率與散熱管理。
● 高充電電流，不僅支持高容量電池組，而且還可縮短充電時(shí)間。
● 輸入電壓動(dòng)態(tài)電源管理 （DPM），支持任何適配器和／或 USB 端口限制。電源要求（適配器限制）
目前大多數(shù)智能手機(jī)適配器都標(biāo)定為 5 至 10W 的最大輸出功率。圖 1 是不同充電電流等級(jí)所需的 USB端口或適配器輸入電源。對(duì)于 1.5A 的充電電流來說，隨著電池電壓從 3V 上升到最高電壓，所需電源可從 3W 線性上升至 5W。對(duì)于 3A 充電速率而言，整個(gè)充電周期，輸入需要提供高達(dá) 12W 的電源。在這種情況下，根據(jù)電池充電狀態(tài)不同，5W 或 10W 適配器可能會(huì)毀壞，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。為了避免這種情況發(fā)生，充電器要具有某些類型的保護(hù)功能來降低輸入供電。
TI 的 bq24250 等電池充電器支持動(dòng)態(tài)電源管理 （DPM），可監(jiān)控輸入電壓 （VIN_DPM）。在正常充電過程中，如果輸入電源不能支持編程的或默認(rèn)的充電電流，輸入電壓就會(huì)下降。如果輸入電壓降至設(shè)計(jì)人員設(shè)定的 VIN_DPM 閾值，充電電流就會(huì)降低。這可限制輸入電源的供電，避免輸入電壓進(jìn)一步下降。該特性可在無任何硬件改變的情況下，確保 IC 兼容于具有不同電流功能的適配器。
充電時(shí)間
如前文所述，充電時(shí)間取決于電池容量和充電速率。縮短充電時(shí)間的最簡(jiǎn)單方法就是加快充電速率。不過，電池充電速率如果超過電池總?cè)萘康?80% （0.8C），就會(huì)在電池上產(chǎn)生應(yīng)力。這會(huì)縮短電池使用壽命，可能也會(huì)損壞電池組，造成災(zāi)難性后果。TI 開發(fā)了充電周期的充電時(shí)間優(yōu)化技術(shù)，與其它解決方案相比，其可在給定充電速率下縮短充電時(shí)間。鋰離子電池的充電周期主要包括三個(gè)階段：預(yù)充（小電流）、快充（恒定電流）和逐漸變?nèi)酰ê愣妷海┩A段之間的過渡對(duì)許多開關(guān)模式充電器來說并不理想。圖 2 重點(diǎn)顯示了在原有充電器電路中從恒定電流過渡到恒定電壓階段的情況。
