用充電IC實現(xiàn)手機快速充電

　　那么，Q3的16mΩ是怎么實現(xiàn)的?如果看芯片的設計，芯片是在SiO2基板上面做的很多流程。一般MOS管在芯片里占的面積是最大的，眾所周知，面積越大電阻越小，電流是垂直穿過去的。要想實現(xiàn)16mΩ，必須要加大MOS管的面積，這樣成本也會相應增加。關鍵在于MaxCharge bq2589x突破了很多設計限制，進行了優(yōu)化(比如把數(shù)字部分縮小一點)，使之與之前的芯片(bq2419x)管腳兼容。

　　在散熱方面，MaxCharge也有一些封裝講究：芯片采用QFN(四方扁平無引線)封裝，特點是QFN封裝下面有Power Pad(焊盤)。在bq2419x系列之前，手機上的Charger IC最初是集成在PMU里的，采用BGA或CSP封裝，等到不得不把Charge分出來的時候，Charger IC也為了節(jié)省空間，都用BGA封裝。BGA封裝，即把晶圓上切割下來的die(芯片)的反面Pad上裝上焊球，即die本身就是封裝，是最省空間的。MaxCharge之所以采用QFN封裝，主要考慮散熱，由于QFN封裝下面有Power pad，因此封裝比BGA大一些，需要焊接在整個電路板上，熱是分散的，不是濃縮在一點的。當然，如果電池小的話，也沒有必要用大封裝快充，也就不需要QFN。

7 快充對電池的壽命影響

　　兩年前TI推出了MaxLife，是為了在快速充電情況下兼顧電池的充電壽命。對于任何一個電芯來說，只要用大電流之后一定會讓壽命減少。比如電芯本來有500個循環(huán)，用大電流之后，它就只有450個循環(huán)。今天的電池技術已經能做到相當多的循環(huán)次數(shù)，就算用1.5C充電，也能做幾百個Cycle(循環(huán))以上。

　　MaxLife實質上是電量計，利用MaxLife技術實時監(jiān)控電芯老化特性，具體地，是用電量計控制Charge，Charge初始情況下設置1.5C，但發(fā)現(xiàn)電池老化很快的時候可能會把1.5C降下來。

　　但有些場合不需要MaxLife。例如大平板，平板4000、5000mAh的都有，即要用大電流，就算已經到了3A還不會損壞電池的壽命，還小于0.7C，這樣的用戶沒必要用MaxLife技術。

8 快充適配器

　　目前的快充是統(tǒng)一的接口，能否快充取決于所用的適配器技術。市場上通用適配技術做不了快充，因為功率限制。適配器必須有升壓功能才行，即適配器必須有握手的條件。

9 無線充電可以快充嗎?

　　無線充電能夠做到快充，只不過是個系統(tǒng)設計問題。

　　無線充電的快充，首先一定是高壓快充(一定不會是5V的)，因為無線充電的效率要求更加嚴苛。因無線充電損耗要比有線充電大一些，因此整個線圈損耗要降低，輸出要想降低，無線輸出電壓一點要高過5V才能做到更高效的充電。TI去年年末推出了10W的無線充電——今天最好的適配器也就10W而已。現(xiàn)在iPad2、3也就是5V/1A的充電。

10 IR補償

　　高充電電流將在充電路徑寄生電阻和內部電池阻抗上引起電壓降。較高的阻抗將導致充電過早地進入了恒定電壓模式，從而使得充電時間延長。IR補償把充電器端子電壓增至高于電池調節(jié)電壓(高出的幅度為I x R 壓降)，以使充電器能夠在恒定電流模式中停留足夠長的時間，由此實現(xiàn)快速充電。

　　具體如圖5所示，整個曲線包含的面積單位是mA×h(時間)，即電池的容量，如果電池電壓剛開始掉下來時就停止充電，那么電池容量就很小，其實還有一小半的容量沒有充滿。所以，業(yè)界經常談論的70%、30%的問題，就是花70%的時間充30%的電量，原因是進入到了恒壓區(qū);花30%的時間充70%的電量指的是在恒流區(qū)，橫流區(qū)面積很大。最后想真正充滿還是需要時間的。除了提升電流之外，綠色線(細線)比紅色線充得更快，這是由于MaxCharge使用IR補償技術，讓電池充電過程更多處于大電流恒流區(qū)，縮短它的充電時間，所以恒壓區(qū)就縮短了。僅通過這一項技術，就能實現(xiàn)17%的時間縮短。

　　究其原因，理想情況下電流是大電容的，用恒流的話，充到4.2V就可以停止了，因為已經充飽了，這是電容的充電。電池是電容+電阻的等效電路，由于電池里內阻的存在，并且電阻在外部也有，所以，充電就不是理想的過程，可以看到既有恒流區(qū)又有恒壓區(qū)，IR補償?shù)娜蝿帐茄娱L恒壓區(qū)，減少恒流區(qū)。

11 電池部門的人員組成

　　電池部門也是研發(fā)人員聚集的重地。以TI公司為例，其BMS部門由七八十名電池專家組成，其中包含化學家和芯片設計人員，他們擁有鋰電池管理、充電創(chuàng)新的經驗。(注：本文主要根據TI公司BMS部的文思華博士的講演整理，未經講演者確認。)

參考文獻：

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