為什么現(xiàn)在的智能手機(jī)電池相對(duì)從前的手機(jī)續(xù)航要短好多？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-30 21:21
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現(xiàn)在的智能手機(jī)用戶(hù)遍及抱怨電池相對(duì)從前的手機(jī)太不給力，而實(shí)際也確實(shí)如此——幾年前假如你在出差時(shí)偶爾把S40手機(jī)落在家里，待到一周后回來(lái)你的手機(jī)仍會(huì)堅(jiān)強(qiáng)地運(yùn)轉(zhuǎn)著。反觀(guān)最新的智能手機(jī)，我們卻很難見(jiàn)到待機(jī)時(shí)刻超過(guò)兩天的實(shí)例。
為什么會(huì)有如此大的落差呢？因?yàn)榍捌诘氖謾C(jī)通常只能打電話(huà)，而現(xiàn)在的手機(jī)卻多出了收發(fā)郵件、閱覽網(wǎng)頁(yè)、GPS導(dǎo)航、閱覽圖片、欣賞視頻等許多功用；前期的手機(jī)屏幕僅僅128x128的是非小屏幕，現(xiàn)在的手機(jī)卻能配備4.3寸的大彩屏——所有這些變化所帶來(lái)的終極價(jià)值就是呈幾何級(jí)上升的電量消耗。
風(fēng)趣的是，電池充電技能的進(jìn)步也加大了用戶(hù)對(duì)電池的誤解：前期的手機(jī)在充電保護(hù)規(guī)劃方面存在顯著的缺點(diǎn)——當(dāng)電池電量飽滿(mǎn)后僅會(huì)減小輸入的電量并始終保持電池處在最大充電情況。短期內(nèi)而言，這種做法確實(shí)可以讓電池的電量抵達(dá)最高值，但長(zhǎng)期保持在這種情況卻會(huì)對(duì)電池造成危害。聲威的電池網(wǎng)站Battery University對(duì)此的解釋是：“電池保持在最大充電情況的時(shí)刻要盡可能地短，不然電源輸出的電壓會(huì)加快電池的腐蝕，這種作用在溫度較高的情況下特別顯著”。
之所以拔掉充電器后許多手機(jī)的電量會(huì)在短時(shí)刻跌落10%，是因?yàn)楝F(xiàn)在的電池在充電時(shí)一旦電量抵達(dá)100%充電保護(hù)功用就會(huì)收效——該功用會(huì)當(dāng)即堵截從充電器涌入的電量并讓電池的電量自動(dòng)漸漸消耗，直到電量跌落到90%左右時(shí)才持續(xù)再次開(kāi)啟充電的流程。大多數(shù)情況下你拔掉充電器的那一瞬間電池的電量或許正好是90%左右，那么看上去敏捷掉電10%就很好理解了。也正因?yàn)槿绱?，整晚?duì)手機(jī)充電的意義其實(shí)并不大——那只不過(guò)會(huì)讓你的電池不斷經(jīng)歷充電、放電的循環(huán)罷了。
為什么手機(jī)廠(chǎng)商會(huì)這么規(guī)劃？因?yàn)榭晒┧麄兲暨x的只有三個(gè)方案：
方案一：選用老式充電技能，總是讓電池電量維持在100%的最高值（前期的電池充電方案就是如此）。不過(guò)因?yàn)榍懊嬲f(shuō)過(guò)，這種不成熟的充電方法會(huì)危害電池、減少電池壽命，所以它現(xiàn)在現(xiàn)已被淘汰了。
方案二：運(yùn)用新的充電技能并運(yùn)用準(zhǔn)確的電量核算功用（就像剛才藍(lán)色數(shù)據(jù)線(xiàn)的電量核算方案）。
方案三：運(yùn)用新的充電技能并運(yùn)用不準(zhǔn)確的電量核算功用（即現(xiàn)行的Android體系自帶的電量核算方案）。
著重來(lái)討論一下方案二和方案三，這其中方案二會(huì)讓許多的運(yùn)用者感到不安——因?yàn)闆](méi)有哪個(gè)顧客愿意看到無(wú)論怎樣將手機(jī)插在充電器上其電量最多卻總顯現(xiàn)90%左右，也就是總充不滿(mǎn)。他們會(huì)在第一時(shí)刻置疑充電器或電池本身有問(wèn)題。相比較而言方案三造成的拔掉充電器后敏捷掉電的現(xiàn)象盡管也會(huì)被顧客注意到，但實(shí)際上真正會(huì)抱怨電池或充電器本身有問(wèn)題的顧客會(huì)少得多，兩害相權(quán)取其輕，這就是為什么選用方案三而不是方案二的原因。
LTC4000 的全功用電池充電操控器可對(duì)多種電池化學(xué)組成進(jìn)行充電，包含鋰離子電池 / 鋰聚合物電池 / 磷酸鐵鋰電池、密封鉛酸電池 （SLA） 和鎳電池等。其他，電池充電器還具有高精度的電流檢測(cè)功用，可為高電流運(yùn)用供給較低的檢測(cè)電壓。
結(jié)論
新式便攜產(chǎn)品的規(guī)劃師從事著極富挑戰(zhàn)性的作業(yè) ━━ 特別當(dāng)其面臨電源時(shí)?？蛻?hù)不斷地追逐需求耗費(fèi)更多功率的功用，因而必需運(yùn)用更大的電池。與此一同，客戶(hù)還希望具有從簡(jiǎn)直一切的可用電源來(lái)給這些電池充電的便當(dāng)。盡管便攜式電源的上述發(fā)展趨勢(shì)帶來(lái)了規(guī)劃難題，但 LTC4155 和 LTC4000 則使規(guī)劃作業(yè)大為簡(jiǎn)化。在低電壓體系中，LTC4155 可高效供給高達(dá) 3.5A 的充電電流，并具有許多高性能特性。LTC4000 可以運(yùn)用簡(jiǎn)直任何輸入來(lái)完畢一款功用強(qiáng)健的充電處理計(jì)劃，且具有無(wú)與倫比的性能及靈活性。
電池電路作業(yè)原理電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功用，其作業(yè)原理剖析如下：
1、正常情況在正常情況下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓，兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通情況，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小，一般小于30毫歐，因而其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的功用影響很小。7|此情況下保護(hù)電路的消耗電流為μA級(jí)，一般小于7μA。
2、過(guò)充電保護(hù)鋰離子電池要求的充電方法為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，跟著充電進(jìn)程，電壓會(huì)上升到4.2V（根據(jù)正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V），轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來(lái)越小。電池在被充電進(jìn)程中，假設(shè)充電器電路失掉控制，會(huì)使電池電壓跨過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電，此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)電池電壓被充電至跨過(guò)4.3V時(shí)，電池的化學(xué)副反應(yīng)將加重，會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或呈現(xiàn)安全問(wèn)題。
在帶有保護(hù)電路的電池中，當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓抵達(dá)4.28V（該值由控制IC挑選，不同的IC有不同的值）時(shí)，其“CO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海筕2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，然后堵截了充電回路，使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電，起到過(guò)充電保護(hù)作用。而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電。在控制IC檢測(cè)到電池電壓跨過(guò)4.28V至宣告關(guān)斷V2信號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3挑選，一般設(shè)為1秒左右，以避免因攪擾而構(gòu)成誤判別。
3、過(guò)放電保護(hù)電池在對(duì)外部負(fù)載放電進(jìn)程中，其電壓會(huì)跟著放電進(jìn)程逐步下降，當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)假設(shè)讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電，將構(gòu)成電池的永久性損壞。在電池放電進(jìn)程中，當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V（該值由控制IC挑選，不同的IC有不同的值）時(shí)，其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，然后堵截了放電回路，使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過(guò)放電保護(hù)作用。而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電。
由于在過(guò)放電保護(hù)情況下電池電壓不能再下降，因而要求保護(hù)電路的消耗電流極小，此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低功耗情況，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1μA。在控制IC檢測(cè)到電池電壓低于2.3V至宣告關(guān)斷V1信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3挑選，一般設(shè)為100毫秒左右，以避免因攪擾而構(gòu)成誤判別。
4、過(guò)電流保護(hù)由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)廠(chǎng)家規(guī)矩了其放電電流最大不能跨過(guò)2C（C=電池容量/小時(shí)），當(dāng)電池跨過(guò)2C電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或呈現(xiàn)安全問(wèn)題。電池在對(duì)負(fù)載正常放電進(jìn)程中，放電電流在通過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí)，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端發(fā)作一個(gè)電壓，該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè)，若負(fù)載因某種原因?qū)е路闯?，使回路電流增大，?dāng)回路電流大到使U>0.1V（該值由控制IC挑選，不同的IC有不同的值）時(shí)，其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，然后堵截了放電回路，使回路中電流為零，起到過(guò)電流保護(hù)作用。
在控制IC檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)作至宣告關(guān)斷V1信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3挑選，一般為13毫秒左右，以避免因攪擾而構(gòu)成誤判別。在上述控制進(jìn)程中可知，其過(guò)電流檢測(cè)值大小不只取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí)，對(duì)同樣的控制IC，其過(guò)電流保護(hù)值越小。
5、短路保護(hù)電池在對(duì)負(fù)載放電進(jìn)程中，若回路電流大到使U>0.9V（該值由控制IC挑選，不同的IC有不同的值）時(shí)，控制IC則判別為負(fù)載短路，其“DO”腳將活絡(luò)由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，然后堵截放電回路，起到短路保護(hù)作用。短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短，一般小于7微秒。其作業(yè)原理與過(guò)電流保護(hù)類(lèi)似，只是判別方法不同，保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣。
以上詳細(xì)論說(shuō)了單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的作業(yè)原理，
