充電電路沒(méi)有簡(jiǎn)單事，淺談如何執(zhí)行高效率設(shè)計(jì)

　　曾有一家充電器廠商表示，他們以前常碰到充電器用戶(hù)來(lái)退貨，說(shuō)充電器壞了，原因是電池充了一天，電池都充不飽，充電器不轉(zhuǎn)燈，一直是紅燈?？蓮S家對(duì)充電器實(shí)際測(cè)量時(shí)，又發(fā)現(xiàn)它是正常的，符合出廠要求。這是什么問(wèn)題呢？這主要是因?yàn)檫@充電器沒(méi)考慮到電池的老化后自放電變大。如果截止充電的電流設(shè)置過(guò)小，將使得老化的電池一直達(dá)不到充電完成的設(shè)置點(diǎn)，從而使得用戶(hù)產(chǎn)生誤判，認(rèn)為充電器已壞。

　　充電定時(shí)器的作用就是防止已損害的或過(guò)多循環(huán)的鋰電池，在充電的截止段，由于自放電過(guò)大，使電池難以進(jìn)入EOC的狀態(tài)（高于判斷電流），一方面給用戶(hù)帶來(lái)電池充不飽的誤判，另一方面也可能由于過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的充電，帶來(lái)電池過(guò)熱發(fā)生膨脹，甚至危險(xiǎn)。

　　針對(duì)這些因素考量，凹凸科技（O2Micro）推出的新型多串鋰離子電池充電芯片OZ8981已是一個(gè)完善的解決方案。OZ8981是一個(gè)專(zhuān)用的充電管理集成芯片，它帶精確電壓，電流輸出和多重保護(hù)，并提供六階段充電控制模式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便且成本低。它主要針對(duì)用于輕型電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)工具上多節(jié)鋰離子電池包。

　　高性?xún)r(jià)比和高可靠性的OZ8981包含單芯片集成充電控制器，可實(shí)現(xiàn)高效的誤差放大器輸出。它支持0V脈沖充電、預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電、截止充電、自動(dòng)再充電六階段智能充電控制。支持對(duì)預(yù)充電的啟動(dòng)電壓、恒流充電值、恒壓充電值及截止充電電流值進(jìn)行靈活設(shè)置。

　　此外，OZ8981具有高精準(zhǔn)充電電壓（《1%）和電流（《5%）輸出；通過(guò)外部電阻調(diào)整，電壓輸出精度可《0.5%。支持雙充電定時(shí)器保護(hù)：預(yù)充電定時(shí)，恒壓充電定時(shí)（最大5小時(shí)，或不使用）。支持雙溫度保護(hù)：芯片內(nèi)部溫度保護(hù)（115℃），外部過(guò)高溫保護(hù)（默認(rèn)：44℃） 和過(guò)低溫保護(hù)（默認(rèn)：2℃）。外部溫度保護(hù)點(diǎn)可外部靈活設(shè)置。支持充電過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)。支持電池自動(dòng)接入檢測(cè)，支持充電狀態(tài)的直接LED顯示。該器件采用通用封裝SOP16。

　　圖4為OZ8981鋰離子電池充電曲線(xiàn)圖。通過(guò)與前端PWM芯片的結(jié)合，OZ8981將幫用戶(hù)快速的實(shí)現(xiàn)安全高效且低成本的鋰離子電池充電器設(shè)計(jì)。

　　　　安森美新電池充電技術(shù)應(yīng)對(duì)便攜設(shè)備新挑戰(zhàn)

　　近年來(lái)，智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備市場(chǎng)強(qiáng)勁發(fā)展，更大尺寸的屏幕日漸流行，消費(fèi)者對(duì)應(yīng)用處理器、圖形處理器及外設(shè)的電源管理體驗(yàn)的要求越來(lái)越高。這些促使便攜設(shè)備采用更大容量的電池，如一些最新智能手機(jī)配備了2000 mAh甚至達(dá)3000 mAh電池，電池生態(tài)系統(tǒng)趨勢(shì)也隨之發(fā)生了重大變化。

　　此外，許多便攜設(shè)備的輸入連接也從專(zhuān)有方案轉(zhuǎn)為微型USB插口；USB供電（rev 1.0 Jul 2012） 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，更能適應(yīng)最新的便攜設(shè)備USB端口的供電要求。這些都迫切需要既可提高能效又滿(mǎn)足上述要求的技術(shù)解決方案。推動(dòng)高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體新推出了NCP185x系列開(kāi)關(guān)電池充電方案，幫助設(shè)計(jì)工程師應(yīng)對(duì)便攜設(shè)備大容量電池的快速充電挑戰(zhàn)，并幫助優(yōu)化用戶(hù)體驗(yàn)。

　　采用新穎的自動(dòng)輸入限流器（AICL）技術(shù)實(shí)現(xiàn)更快速充電

　　電池充放電管理在便攜設(shè)備設(shè)計(jì)的合理性和可靠性方面至關(guān)重要。電池充放電的挑戰(zhàn)之一是需要強(qiáng)固性、高能效及快速充電時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)今高性能、空間受限型應(yīng)用的要求。而大容量電池需要更大的充電電流來(lái)縮短充電時(shí)間。

　　傳統(tǒng)線(xiàn)性電池充電方式（包括脈沖方式）在大電流下存在效率較低、發(fā)熱量大等問(wèn)題。與線(xiàn)性解決方案相比，開(kāi)關(guān)充電方案有明顯的優(yōu)勢(shì)，如可從輸入轉(zhuǎn)換更多的電能至輸出；工作能效更高，可降低能耗及簡(jiǎn)化手機(jī)設(shè)計(jì)；在輸入源受限時(shí)（如采用5 V，500 mA USB端口充電），能提供更大的電流。綜合上述優(yōu)勢(shì)，開(kāi)關(guān)電池充電器件的充電速度可比線(xiàn)性電池充電器快30%。

　　由于手機(jī)等設(shè)備無(wú)法知道用戶(hù)使用的電源適配器或USB端口的負(fù)載電流能力，所以充電管理器件必須具有檢測(cè)適配器或USB端口負(fù)載電流的功能，以確保手機(jī)設(shè)備在安全電流條件下工作。在充電結(jié)束后，充電管理器件應(yīng)斷開(kāi)與系統(tǒng)的連接，系統(tǒng)從外部電源取電；只有當(dāng)外部電源移出時(shí)，系統(tǒng)才從電池取電。

　　安森美半導(dǎo)體的NCP185x系列開(kāi)關(guān)電池充電器件就是一種新的充電技術(shù)。其充電過(guò)程迅速，具有自動(dòng)輸入限流（AICL）功能；在充電結(jié)束時(shí)還可自動(dòng)斷開(kāi)電池連接，延長(zhǎng)電池壽命。它可以提供更大的輸出電流，效率高達(dá)85％，發(fā)熱量小，實(shí)現(xiàn)更快、更安全高效的充電，有助于提升用戶(hù)體驗(yàn)；還可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　NCP185x系列在輸入源受限的情況下，采用符合100 mA、500 mA、900 mA或1.5 A USB充電規(guī)范的輸入電流限制器，利用自動(dòng)檢測(cè)模式在最大充電電流時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使其適應(yīng)輸入源的能力，并可縮短最少達(dá)10分鐘的總體充電時(shí)間。

　　圖1：利用自動(dòng)輸入限流縮短總體充電時(shí)間

　　充電結(jié)束時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電池連接，延長(zhǎng)電池使用壽命

　　不少用戶(hù)經(jīng)常抱怨電池壽命短，許多便攜系統(tǒng)的電池壽命在使用幾個(gè)月后就受到明顯影響，原因是電池在充電結(jié)束后還一直在充電。優(yōu)化電池總體壽命的方法是在充電結(jié)束時(shí)電池連接即自動(dòng)斷開(kāi)。安森美半導(dǎo)體NCP185x帶有充放電路徑管理功能，可以在系統(tǒng)充電結(jié)束時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電池連接，系統(tǒng)僅從外部帶有適配器或 USB端口取電，僅在出現(xiàn)峰值電流活動(dòng)（大于外部電源適配器所能提供的電流，如使用GSM）時(shí)，才導(dǎo)通電池與系統(tǒng)之間連接，短時(shí)間從系統(tǒng)補(bǔ)充電流，其他時(shí)間電池與系統(tǒng)保持管理。在外部電源連接情況下，系統(tǒng)優(yōu)先從外部適配器取電，以保存電池電量，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，如圖2所示。