前語

現(xiàn)在的便攜式電子備中電池技術包括電量檢測算法、電池充電算法與電池充電技術等幾個方面。眾所周知,充電式電池化學反應有鎳鎘、鎳氫、鋰離子和鋰聚合物4種程式,作為便攜式電子設備來說,雖然這4種電池程式各有特點,但從能量密度與安全性視點的打開與實踐可知,?鋰離子電池和鋰聚合物電池的優(yōu)勢己成為小型長工作時間的設備的志向之選，比如筆記本電腦以及依據(jù)硬盤的PMP等.對便攜式電子備工程師來說，正確選擇與運用好便攜式電子備中電池技術至關重要,值此本文將對此作研討,并作運用舉例剖析.

1、關于細流充電、快速充電和安穩(wěn)充電的電池充電算法

依據(jù)最終運用的能量需求，一個電池組或許包括最多4個鋰離子或鋰聚合物電池芯,其配備可有多種改動，一起帶有一個干流的電源適配器：直接的適配器、USB接口或轎車充電器。除掉電芯數(shù)量、電芯的配備或電源適配器類型上的不同，這些電池組都有相同的充電特性。因此它們的充電算法也相同。鋰離子與鋰聚合物電池最好的充電算法能夠分為3個階段：細流充電、快速充電和安穩(wěn)充電。

*細流充電.用于對深度放電的電芯進行充電。當電芯電壓在低于大約2.8V時，用一個安穩(wěn)的0.1C的電流為它充電。
*快速充電.電芯電壓超過細流充電的門檻時，跋涉充電電流進行快速充電。快速充電電流應低于1.0C。
*安穩(wěn)電壓。在快速充電進程中，一旦電芯電壓到達4.2V，安穩(wěn)電壓階段就開端了。這時可通過最小充電電流或定時器或這兩者的聯(lián)合來間斷充電.當最小電流低于大約0.07C時，可間斷充電。定時器則要靠一個預設的定時器來觸發(fā)間斷。http://www.dghoppt.cn/

高檔的電池充電器一般帶有附加的安全功用。比如，假如電芯溫度超出給定窗口，一般是0℃--45℃，充電就會暫停。除掉某些非常低端的設備，現(xiàn)在市面上的鋰離子／鋰聚合物電池充電方案都集成或是帶有外置的元件，以便按照充電特性進行充電，這不光是為了取得更佳充電作用，一起也是為了安全。

2、鋰離子/聚合物電池充電方案

鋰離子/聚合物電池的充電方案關于不同數(shù)量的電芯、電芯配備以及電源類型還是不同的。現(xiàn)在首要有3種首要的充電方案：線性，Buck(降壓)開關和SEPIC(升壓與降壓)開關。

2.1線性方案

當充電器輸入電壓大于全布滿電芯加上足夠凈空之后的開路電壓時，最好用線性方案，特別是1.0C快速充電電流不比1A大太多時。比如，MP3播放器一般只需一個電芯，容量從700到1500mAh不等，滿充開路電壓是4.2V。MP3播放機的電源一般是AC／DC適配器或許是USB接口，其輸出是規(guī)矩的5V；這時，線性方案的充電器便是最簡略、最有功率的方案。圖2所示為鋰離子/聚合物電池充電方案線性方案,底子結構和線性電壓規(guī)整器相同。

*線性方案的充電器運用例舉-雙輸入Li+充電器及智能電源選擇器MAX8677A。MAX8677A是雙輸入USB/AC適配器線性充電器，內置Smart Power Selector，用于由可充電單節(jié)Li+電池供電的便攜式設備。該充電器集成了電池和外部電源充電和切換負載所需的悉數(shù)功率開關，因此無需外部 MOSFET。MAX8677A志向用于便攜式設備，例如智能手機、PDA、便攜式多媒體播放器、GPS導航設備、數(shù)碼相機、以及數(shù)碼攝像機。

MAX8677A能夠作業(yè)于獨立的USB和AC適配器電源輸入下或兩個輸入中的任意一個輸入下。當聯(lián)接外部電源時，智能電源選擇器容許系統(tǒng)不聯(lián)接電池或能夠與深度放電電池聯(lián)接。智能電源選擇器自動將電池切換到系統(tǒng)負載，運用系統(tǒng)未運用的輸入電源部分為電池充電，充分運用有限的USB和適配器輸入電源。悉數(shù)需求的電流檢測電路，包括集成的功率開關，均集成于片上。DC輸入電流限最高可調度至2A，而DC和USB輸入均可支撐100mA、500mA、和USB掛起辦法。充電電流可調度至高達1.5A，然后支撐 寬規(guī)模的電池容性。MAX8677A的其他特性包括熱調度、過壓保護、充電情況和缺陷輸出、電源好監(jiān)督、電池熱敏電阻監(jiān)督、以及充電定時器。MAX8677A選用節(jié)省空間的、熱增強型、4mm×4mm、24引腳的TQFN封裝，規(guī)矩作業(yè)于擴展級溫度規(guī)模(-40～+85℃)。

2.2 Buck(降壓)開關方案

當1.0C充電的電流大于1A，或許輸入電壓比電芯的全布滿開路電壓高很多時，Buck或許降壓方案便是一個更好的選擇。比如，在依據(jù)硬盤的PMP中，一般運用單芯鋰離子電池，全布滿開路電壓是4.2V，容量從1200到2400mAh不等。而現(xiàn)在PMP一般是用轎車套件來充電，它的輸出電壓在9V到16V之間。在輸入電壓和電池電壓之間比較高的電壓差(最小4.8V)會讓線性方案下降功率。這種低功率，加上大于1.2A的1C快速充電電流，會發(fā)生嚴峻的散熱問題。為避免這種情況，就要選用Buck方案。圖3為鋰離子/聚合物電池Buck充電器方案示意圖,底子結構同Buck(降壓)開關電壓調度器完全相同。

2.3 SEPIC(升壓與降壓)開關方案

在某些運用3個甚至4個鋰離子／聚合物電芯串聯(lián)的設備中，充電器的輸入電壓就不總是大于電池電壓。比如，筆記本電腦運用3芯鋰離子電池組，滿充開路電壓是12．6V(4．2V x3)，容量從1800mAh到3600mAh。輸入電源要么是輸出電壓1 6V的AC／DC適配器，要么是轎車套件，輸出電壓在9V到16V之間。很顯然地，線性和Buck方案都不能為這組電池組充電。這就要用上SEPIC方案，它能在輸出電壓高于電池電壓時作業(yè)，也能在輸出電壓低于電池時作業(yè)。

3、電量檢測算法

許多可攜式產(chǎn)品都運用電壓測量值來估量電池剩馀電量，可是電池電壓與剩馀電量的聯(lián)絡卻會隨著放電率、溫度和電池老化程度而改動，使這種辦法的過錯率最高可達50％。商場對運用時間更長的產(chǎn)品需求不斷增強，因此系統(tǒng)規(guī)劃人員需求愈加準確的處理方案。運用電量檢測計吧來測量電池充人或耗費的電量，將能夠在很寬的運用電源等級規(guī)模內供應更準確的電池電量估測。

3.1電量檢測算法運用舉例之一,功用無缺的單＼雙電池便攜式運用電池組規(guī)劃

*電量檢測原理.較好的電量檢測計至少要具有電池電壓、電池組溫度和電流、測量辦法；一個微處理9a；和一套及業(yè)經(jīng)驗證的電量檢測算法。bq2650x及bq27x00是功用無缺的電量檢測計，具有一個測量電壓與溫度的模數(shù)轉換器(ADC)和一個測量電流與充電感測的模數(shù)轉換器。這些電量檢測計還具有一個微處理器，擔任施行德州儀器的電量檢測算法。這些演算法會補償鋰離子電池的自放電、老化、溫度和放電率等要素。晶片內含微處理器為主機系統(tǒng)處理器省下這些核算擔負.電量檢測計能夠供應剩余電量情況等信息，bq27x00系列產(chǎn)品還供應剩余可工作時間(Run Time to Empty)主機可隨時向電量檢測計查詢這些信息，再透過LED指示燈或屏幕顯現(xiàn)將電池信息告訴用戶。電量檢測計的運用非常便利，系統(tǒng)處理器僅需求配備12C或HDQ通訊驅動器即可。

*電池組電路描繪.圖4(a)為可選用具有斷定功用IC的典型的電池組運用電路。依據(jù)所運用電量檢測計IC的不同，電池組至少需求有三到四個外部終端。VCC及BAT引腳會連到電池電壓，以便為，C供電及測量電池電壓。電池接地端聯(lián)接了一個電阻值較小的檢測電阻器，讓電量檢測計的高阻抗SRP及SRN輸入端能夠監(jiān)控感測電阻兩頭的電壓。通過流經(jīng)檢測電阻器的電流可用來判別電池充入或開釋的電量。規(guī)劃人員選擇檢測電阻值時有必要考慮電阻兩頭的電壓不能超過100 mV，過低的電阻值或許會在電流較小時發(fā)生過錯。電路板布局有必要保證從SRP及SRN到檢測電阻器的聯(lián)接要盡或許接近感測電阻端；換言之，它們應該是選用Kelvin連線。

HDQ引腳需求外部上拉電阻器，該電阻應位于主機或主運用端，這樣電量檢測計才能在電池組與便攜式設備聯(lián)接斷開時啟用睡覺功用。主張上拉電阻值選用10 kΩ。

*電池組斷定。價格低廉的偽冒電池的問題日益嚴峻，這些電池或許不包括OEM廠商要求的安全保護電路。所以，真品電池組可包括圖4(a)所示的斷定電路。當要斷定電池時，主機向含有IC(bq26150，作用是循環(huán)冗余校驗(CRC))的電池組宣布一個問詢值(challenge)，電池組所含的CRC會依據(jù)這個問詢值和，IC中內建的CRC多項式核算這個CRC值。CRC是依據(jù)主機的查詢指令與IC中隱秘界說的CRC多項式完畢的，主機也會進行CRC值核算井與電池組的核算結果比較以確認斷定是否成功。一旦電池通過斷定，bq26150則會宣布指令以保證主機與電量檢測計之間的材料線路通訊正常。當電池聯(lián)接間斷或從頭聯(lián)接時，整個斷定進程將重復一次。

3.2電量檢測算法運用舉例之二,能適用于各種通用電量計的新式IC.

當今不少制作廠商可供應品種豐盛的電量計IC,，用戶可從中選取適宜的功用器件，以優(yōu)化產(chǎn)品的性價比。運用電量計貯測量的電池參數(shù)，這種分離式架構容許用戶在主機內定制電量計量算法．然后省去電池組內嵌處理器的本錢。值此以Dallase semicconductor公司名為例的DS2762芯片作典型剖析. 一新式分離式電量計IC.

*DS2762運用特征

DS2762是一款單節(jié)鋰電池電量計與保護電路，集成于一片細微的2.46mm× 2.74mm倒裝片封裝。因為內部集成了用于電量檢測的高精密電阻，該款器件非常節(jié)省空間。它所具有的小標準和無與倫比的高集成度，關于移動電話電池組及其它類似的手持產(chǎn)品，如PDA等，都非常志向。集成的保護電路連續(xù)地監(jiān)督電池的過壓、欠壓和過流缺陷(充電或放電期間)。不同于獨立的保護IC，DS2762容許主處理器監(jiān)督/控制保護FET的導通情況，這樣，能夠通過DS2762的保護電路完畢系統(tǒng)電源控制。DS2762也能夠充電一個已深度耗費的電池，當電池電壓不足3V時，供應一條束縛電流的康復充電途徑。

DS2762能夠準確監(jiān)督電池電流、電壓和溫度，其動態(tài)規(guī)模與分辨率滿足任何通行的移動通訊產(chǎn)品的檢驗標準。測得的電流對內部發(fā)生的時基進行積分，完畢電量計量。通過實時、連續(xù)的自動失調糾正，電量計量的精度得以跋涉。內置的檢測電阻消除了因制作工藝和溫度而造成的電阻改動，進一步跋涉了電量計的精度。重要數(shù)據(jù)保存于32字節(jié)、可加鎖的EEPROM；16字節(jié)的SRAM用于保存動態(tài)數(shù)據(jù)。與DS2762的悉數(shù)通訊均通過1-Wire、多節(jié)點通訊接口進行，最大極限減少了電池組與主機的連線。其首要特征為；單節(jié)鋰電池保護器；高精度電流(電量計量)、電壓和溫度測量；可選的集成25mΩ檢測電阻，每個DS2762通過獨自微調；0V電池康復充電；32字節(jié)可加鎖EEPROM，16字節(jié)SRAM，64位ROM；

1-Wire，多節(jié)點，數(shù)字通訊接口；支撐多電池組電源辦理，并通過保護FET完畢系統(tǒng)電源控制；休眠辦法下電源電流僅2?A(最大);作業(yè)辦法下電源電流為90?A(最大);2.46mm×2.74mm倒裝片封裝或16引腳下SSOP封裝，兩者均可選擇帶或不帶檢測電阻;復具有備有點評板.

4、定論

運用好便攜式電子備的電池技術是選擇鋰離子電池和鋰聚合物電池及其充電器的根底.之于怎么正確選擇,還有必要視便攜式電子備的具體要求而定。

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