電池充電器IC的改進(jìn)使移動(dòng)手機(jī)功能的同步快速增長(zhǎng)

　　現(xiàn)在，大多數(shù)手持式設(shè)備都采用了兩種電池充電器，一種是線性充電器，另一種是開關(guān)裝置。線性充電器有已有較長(zhǎng)的歷史。這類充電器通常具備一個(gè)比較有效的、簡(jiǎn)單的方法為便攜式設(shè)備充電，噪聲最小，又沒有很多外部元件。但是，便攜式設(shè)備已變得越來越復(fù)雜，增加了很多新的功能，所以需要更高的電池容量。很明顯，如果用戶想要在使用設(shè)備的同時(shí)給充電，由于功耗的緣故，線性充電器存在著一些弊端。在使用的同時(shí)充電所產(chǎn)生的熱量可能損壞系統(tǒng)或電池。這不是一個(gè)好現(xiàn)象。

　　另一種選擇是開關(guān)裝置或開關(guān)模式電池充電器IC，它可以為電池提供更高水平的電流，而需要盡可能少的電力。從過往的經(jīng)驗(yàn)看，這類IC曾經(jīng)存在一些噪聲問題。此外，前幾代的一些開關(guān)式裝置還需要更多的外部元件。

　　然而，開關(guān)式電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見。這些優(yōu)勢(shì)包括更高的效率和更低的功耗，還有更短的充電時(shí)間。這些裝置還能利用較高的輸入電壓充電，可以使用成本較低的非穩(wěn)壓適配器。這類裝置可以提高來自限流電流源的充電電流。

　　在輕負(fù)載運(yùn)行時(shí)，開關(guān)充電器通常會(huì)產(chǎn)生噪聲，特別是在預(yù)處理過程中。隨著電流的減少，許多開關(guān)充電器可進(jìn)入眾所周知的脈沖省略(pulse skipping)運(yùn)行。在脈沖省略中，PWM頻率變?yōu)楫惒?。目前開發(fā)的電池充電器IC可提供高充電電流，對(duì)使用開關(guān)充電器的系統(tǒng)的熱影響也最小，然后可以在低電流充電模式下切換到線性充電器，以盡量減少噪聲。這種類型的線性模式的PWM開關(guān)模式充電器有了長(zhǎng)足的發(fā)展，可以在全恒流(快速充電)率下實(shí)現(xiàn)高效率。開關(guān)充電器可以利用PWM開關(guān)穩(wěn)壓器控制高達(dá)2A的大恒流充電。它可以自動(dòng)切換到線性模式，對(duì)電池進(jìn)行預(yù)處理，并接近恒壓減流充電(taper charge)模式的目標(biāo)，從而降低噪聲，并利用開關(guān)模式加快充電。一旦充電電流值低于300mA，線性模式即完全取消，同時(shí)限制開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲。

　　圖2. 采用ISL9220充電器IC的單節(jié)鋰離子電池應(yīng)用效率曲線實(shí)例

　　但是，現(xiàn)在充電技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展。例如，新型手持式設(shè)備的理想解決方案是一個(gè)用于單節(jié)鋰離子/聚合物電池的完整的充電器，其充電電流高達(dá)1A，具備先進(jìn)的顯示功能，可以實(shí)現(xiàn)全程充電系統(tǒng)監(jiān)控。符合USB標(biāo)準(zhǔn)的100mA/500mA充電電流設(shè)置有助于實(shí)現(xiàn)可編程預(yù)充電和快速充電。許多產(chǎn)品還具備電池溫度監(jiān)測(cè)功能，以確保安全充電。

　　Intersil等公司正在引領(lǐng)新一代充電器IC的發(fā)展。這些完全集成的解決方案適合緊湊的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)更高功率應(yīng)用的充電控制器。目前，充電電壓精度在短短幾年前得到了改善，已達(dá)到0.5%，而當(dāng)時(shí)1%的精度已被認(rèn)為很好。新的開關(guān)充電器的開關(guān)頻率可高達(dá)3MHz，現(xiàn)在可以提供高達(dá)2A的充電電流，最新的一個(gè)例子是適用于一節(jié)和兩節(jié)鋰離子電池的應(yīng)用的Intersil公司的ISL9220。

　　圖3. 用于單節(jié)鋰離子電池應(yīng)用的ISL9220典型應(yīng)用電路

　　另外，新設(shè)計(jì)還可以限制泄漏，即在沒有加上輸入功率時(shí)，現(xiàn)在流出電池的典型泄漏電流已低于0.5uA。這些改進(jìn)也可以用越來越小的封裝實(shí)現(xiàn)，如4mm×4mm QFN或2mm×2mm CSP，這些封裝可以節(jié)省空間受限的手持式設(shè)備的電路板空間。

　　最新的電池充電器IC還能夠監(jiān)視輸入電壓、電池電壓和充電電流。當(dāng)三個(gè)參數(shù)的任意一個(gè)超出特定限額時(shí)，該IC就會(huì)關(guān)閉內(nèi)部N溝道MOSFET，使充電系統(tǒng)不再對(duì)電池進(jìn)行充電。利用這些重要的器件可以靈活地提高效率，這對(duì)持續(xù)增長(zhǎng)、功能不斷擴(kuò)充的移動(dòng)、手持式產(chǎn)品是至關(guān)重要的。