高級充電特性延長可穿戴產(chǎn)品電池運行時間

　　智能手表的熱潮再次引爆了人們對可穿戴設(shè)備的關(guān)注。幾乎在每一項產(chǎn)品的測評或是技術(shù)比較中，電池的續(xù)航能力都是首當(dāng)其沖的。無論智能手表擁有多么炫酷的特性或功能，如果不具備長時間的電池續(xù)航能力，也終將會黯然失色。

　　智能手表的電池續(xù)航能力會受到多個因素的影響，例如電池的容量、PCB組件的功耗以及用戶的使用習(xí)慣等。在所有的這些因素中，電池的容量無疑起著決定性作用。通常情況下，電池容量與電池組的物理尺寸成正比，而智能手表所追求的小巧精致更是限制了其內(nèi)部電池的尺寸。目前市面上幾款主流智能手表的電池容量都在130mAh到410mAh之間，運行時間也從少于一天到持續(xù)數(shù)天不等。而對于智能手環(huán)、藍(lán)牙耳機、智能眼鏡和智能首飾等其它的穿戴設(shè)備，其電池容量就更小了，這也使得每一毫安(mAH) 的電量在電池運行過程中都顯得至關(guān)重要。

　　電池泄漏電流和充電終止電流通常是影響電池容量和運行時間的兩個主要參數(shù)，而這種影響對小型電池而言則更加明顯。

　　為了說明電池泄露的重要性，我們假定某個智能手環(huán)的電池容量為50mAh，在理想的情況下，電池IC不消耗任何電流，此時它可維持手環(huán)運行30天。然而如果在這個模型中增加不同程度的電池泄露電流，電池的續(xù)航能力則會受到不同幅度的影響。如圖1所示，當(dāng)泄露電流為75nA時，電池的續(xù)航能力從本質(zhì)上講沒有任何變化，仍然可以運行30天。然而，當(dāng)泄露電流增加至5µA時，電池的續(xù)航能力減少了2天。以此類推，當(dāng)泄露電流為10µA時，電池的續(xù)航能力減少了4天。而當(dāng)泄漏電流達(dá)到20µA時，電池IC將會消耗相當(dāng)于電池容量25%的電流，使電池的續(xù)航能力足足減少了一周。很顯然，電池容量越小，泄露電流對于電池的續(xù)航能力的影響就越大。

　　圖1：電池泄露電流對電池續(xù)航能力的影響

　　那么，終止電流又是如何影響電池續(xù)航能力的呢?圖2的一組數(shù)據(jù)顯示了一塊容量為41mAh的電池的兩個充電周期。在這兩個充電周期中，充電電流均為40mA快速充電電流，而終止電流卻有所不同。圖中綠線代表的是終止充電電流為4mA的充電周期，充電終止比率為10%，充電時間為97分鐘。紅線代表的則是終止電流為1mA時的情形，其總充電時間達(dá)到了146分鐘。在第二種情況下，充電時間多出了50分鐘，而電池電量增加了2mAh，這大約是電池總電量的5%。以50分鐘的時間獲取5%的電量是否合理呢?要知道，增加5%的電量可以使智能手表多工作2個小時。

　　所以，電池越小，終止控制就越關(guān)鍵。對于容量只有20mAh的電池來說，如果不能將終止電流控制在5mA以下，那么在開始使用電池之前就已經(jīng)損失了10%電池電量。

　　圖2：終止電流為4mA和1mA時，41mAh電池的充電周期

　　目前，例如德州儀器 (TI) bq24040和bq24232等數(shù)款充電器解決方案均被廣泛應(yīng)用于各類低功耗應(yīng)用中。此外，為了滿足可穿戴應(yīng)用的特殊需求，TI此前還推出了bq2510x充電器系列，其電池泄漏電流不僅小于75nA，同時還可以將終止電流精確地控制在1mA以內(nèi)。Bq2510x系列的封裝尺寸僅為0.9mm x 1.6mm，是那些體積受限低功耗應(yīng)用的理想選擇。