主要的電池技能 

 

　　電池技能可簡略地分為兩類：不行充電型和可充電型。不行充電電池在使用一次后即廢棄，稱為一次性電池。堿性電池是最常見的家用一次性電池。市面上也有堿性可充電電池，但不在本文的評論范圍內(nèi)。典型堿性電池具有大約1.5V至1.65V的浮動電壓，標稱電壓為1.2V,壽數(shù)完畢時的電壓為大約0.9V.單節(jié)堿性電池壽數(shù)完畢時的電壓可低至0.7V-0.8V,詳細取決于負載電流。表1展示了一些常見的堿性電池裝備。某些使用可采用多種裝備，詳細取決于產(chǎn)品外形、體系要求、可用解決方案和功耗預算。 

 

　　例如，某種無線光電鼠標解決方案的工作電壓范圍是1.8V至3.2V.該鼠標使用2節(jié)串聯(lián)裝備的堿性電池便可正常工作，無需附加穩(wěn)壓電源。假如需求極端緊湊的鼠標規(guī)劃，則2節(jié)AA/AAA堿性電池或許不適用。在這種情況下，可使用單節(jié)AA/AAA堿性電池來削減所占空間，但需求用升壓轉(zhuǎn)換器將電壓升至1.8V。 

 

　　怎么規(guī)劃便攜式使用的電池 

 

　　可充電電池被認為是二次電池，每次使用后都可將電量盡或許恢復到原始狀況，直至電池壽數(shù)完畢。本文將以鋰離子電池（Li-Ion）、鋰聚合物電池（Li-Poly）和鎳氫電池（NiMH）為例進行說明。鎳氫電池是很好的堿性電池替代品，由于其外形和工作電壓范圍與堿性電池類似。傳統(tǒng)鎳氫電池的一個缺點是自放電率高（每月約20%,如表2所示），但有一家領(lǐng)先的電池制造商已克服了這一難關(guān)，其推出的鎳氫電池系列在出產(chǎn)12個月后仍可保持至少85%的電容量?；謴玩嚉潆姵氐碾娏坑泻喡郧业统杀镜慕鉀Q方案，但采用兩層截止充電辦法（經(jīng)過充電電流和工作環(huán)境來指定）的嵌入式充電器將獲得最優(yōu)功用。兩層截止充電辦法結(jié)合了溫度隨時刻升高和電壓隨時刻下降（或不變）的特性。 

 

　　怎么規(guī)劃便攜式使用的電池 

 

　　鋰離子電池目前被認為是老練的電池技能，已廣泛使用于移動電話和轎車等領(lǐng)域，由于與十年前比較，其出產(chǎn)成本更低且功用更好。在規(guī)劃多節(jié)電池體系時，單節(jié)標稱電壓為3.6V的電池具有巨大優(yōu)勢，可削減2/3的電池節(jié)數(shù)。鋰離子電池在質(zhì)量和體積上的高能量密度使其適用于多種便攜式使用，例如個人媒體播放器或無線藍牙（Bluetooth）耳機?？墒?，需求供給保護電路，以將鋰離子電池或許導致的危險（例如過充或過熱）降至最低限度。鋰離子電池的使用壽數(shù)相對較長（可充電500-1,000次），假如每天都對電池充電，在至12年后才需求替換。規(guī)劃合理的鋰離子電池電源辦理體系將延伸電池使用壽數(shù)，并提高整個體系的可靠性。 

 

電池供電使用中的集成電路 

 

　　除了體系的主芯片組（假如含有的話）外，現(xiàn)代電池體系規(guī)劃通常至少含有以下集成電路（integrated circuit,IC）中的一種： 

 

　　1. 電源辦理單元（Power Management Unit,PMU） 

 

　　2. 單片機單元（Microcontroller Unit,MCU） 

 

　　3. 電池辦理單元（Battery Management Unit,BMU） 

 

　　本部分將評論這些IC以及怎么挑選適當拓撲以延伸電池運行時刻并到達規(guī)劃目標。 

 

　　PMU在體系中供給調(diào)理后的電壓或電流。某些穩(wěn)壓功用集成在主芯片組內(nèi)?？墒牵捎诓季€復雜性、EMI問題和功用缺乏（包含電源輸出通道數(shù)不行或負載才能缺乏等），仍需求單片式轉(zhuǎn)換器。單片式電壓轉(zhuǎn)換器可供給單個或多個輸出。 

 

　　電池供電使用常用的功率調(diào)理拓撲包含但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)電容穩(wěn)壓器和電感開關(guān)穩(wěn)壓器。所有這些拓撲的功用都是一樣的，即在規(guī)劃的電流范圍內(nèi)對輸出電壓進行穩(wěn)壓（如直流-直流轉(zhuǎn)換器），或在指定的電壓范圍內(nèi)調(diào)理電流（如LED驅(qū)動器）。每種拓撲或許都需求獨自一篇文章來進行介紹。本文重點介紹電源辦理規(guī)劃的基礎(chǔ)知識。 

 

　　在挑選穩(wěn)壓器時，很容易想到低壓差穩(wěn)壓器（Low Dropout Regulator,LDO）。LDO的EMI問題最少，并且需求的外部元件數(shù)通常也最少。 

 

　　POUT = VOUT x IOUT 公式1 

 

　　PIN = VIN x （IOUT + IQ） 公式2 

 

　　η = POUT / PIN = VOUT x IOUT / VIN x （IOUT + IQ） 公式3 

 

　　IQ 《 IOUT時， 

 

　　η = VOUT / VIN 公式4 

 

　　假如輸出電流遠大于靜態(tài)電流（IQ），則可以忽略IQ.關(guān)于線性電路，輸入電流等于輸出電流與靜態(tài)電流之和。因而，功率可簡化為輸出電壓除以輸入電壓，如公式4所示。在電池供電規(guī)劃中，IQ非常重要，由于待機時刻將決定替換一次性電池的頻率或?qū)Χ坞姵剡M行充電的頻率。延伸待機時刻的辦法之一是挑選低IQ器材。