緊湊型大功率充電器

　　摘要：電池充電器功率正隨著電池容量的增加而增大，本文介紹了一種緊湊型大功率充電器的實(shí)現(xiàn)方案。

　　我們的日常生活越來越離不開智能手機(jī)和多媒體平板電腦。為了滿足日常使用，電池體積和容量正變得越來越大。這意味著必須提升電池的“安時(shí)(Ah)”額定值才能支持下一代設(shè)備。因此，電池充電器功率也應(yīng)隨電池容量的增加而增大。最新的市場趨勢表明，充電器額定功率將從5W上升到10W甚至15W，如圖1所示?？梢?，效率和功耗管理是縮小充電器尺寸的關(guān)鍵因素。

　　由于高能量密度、低自放電特性及尺寸和外形的高度靈活性，鋰離子技術(shù)目前是小型便攜式設(shè)備首選的電池技術(shù)。一般而言，鋰離子電池單元適用于恒流(CC)和恒壓(CV)充電策略。電池電壓較低時(shí)，充電器工作在CC充電模式下。一旦電池充電至浮充電壓時(shí)(零電流下的電池電壓，通常為4.2V左右)，系統(tǒng)將開始降低充電電流，以維持所需電壓，然后切換至CV模式。雖然這種充電過程看上去很簡單，實(shí)際上它需要對浮沖電壓附近的電平進(jìn)行精確的充電控制，以便使電池容量最大化，同時(shí)延長電池循環(huán)壽命。如果對電池充電器電壓的調(diào)節(jié)不夠精確，則可能導(dǎo)致電池充電不足，并顯著降低電池容量，縮短便攜式設(shè)備的使用時(shí)間。此外，如果充電電壓過高，那么電池循環(huán)壽命將大大縮短。對鋰離子單元進(jìn)行過充電還有可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生災(zāi)難性故障。精確的電池充電調(diào)節(jié)可以最大程度地提高電池的使用率，延長電池壽命。

　　初級端調(diào)節(jié)(PSR)設(shè)計(jì)已廣泛用于低功率和小尺寸電池充電器。與早期PSR設(shè)計(jì)相比，新控制器的CC性能要好很多。然而，若僅僅依靠PSR策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，則隨著輸出功率的上升，CV將變得難以調(diào)節(jié)。除了CV調(diào)節(jié)性能方面的缺陷，僅采用PSR的設(shè)計(jì)在動態(tài)響應(yīng)方面也不足。實(shí)際上，負(fù)載調(diào)節(jié)是純PSR解決方案的關(guān)鍵問題。雖然新的控制器具有優(yōu)秀得多的負(fù)載調(diào)節(jié)性能，隨著功率上升，僅采用PSR的設(shè)計(jì)會遇到更多困難。因此，新的解決方案建議將初級端調(diào)節(jié)與次級端調(diào)節(jié)結(jié)合起來。圖2顯示此策略的設(shè)計(jì)理念。采用PSR+SSR解決方案后，旅行適配器或充電器設(shè)計(jì)便可兼具極佳的CC和CV動態(tài)響應(yīng)以及超低的待機(jī)功耗。