電池基電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)(04-100)

　　只用帶設(shè)計(jì)有保護(hù)電路的Li-ion電池。

　　鋰聚合物(Li-Pol)電池：能量密度與Li-ion電池類(lèi)似，但使用較安全，并且有較好的封裝靈活性。Li-Pol電池與Li-ion不同的地方是制造堅(jiān)固性、安全性和薄外形幾何形狀。不像Li-ion電池那樣，不存在易燃性的危險(xiǎn)。因?yàn)長(zhǎng)i-Pol的電極是疊層式的。

　　一些電池組包含一個(gè)集成IC保護(hù)電路。此IC防止可能導(dǎo)致過(guò)熱的大電流。鋰離子電池組中的電池需要單獨(dú)的電壓監(jiān)控。串聯(lián)連接的電池越多，其保護(hù)電路就越復(fù)雜。注意：不要放電低于2.5V的鋰基電池，不然，就切斷電池的保護(hù)電路。

　　所有的電池都會(huì)自放電。自放電對(duì)于鎳基電池是最顯著的。通常在充電之后的第一個(gè)24小時(shí)，鎳基電池放電其容量的10%~15%，其后的放電率是每月10%~15%。Li-ion自放電在第一個(gè)24小時(shí)大約為5%，其后為1%~2%。

　　充電器

　　二次電池的充電和放電能力是用“C”表示，指示安培一小時(shí)(Ah)。實(shí)際的電池能力依賴(lài)于C率和溫度。大多數(shù)便攜電池額定為1C。1C放電汲取等于額定能力的電流。例如，1C率放電，則額定1000mAh的電池在一小時(shí)提供1000mAh。

　　可重新充電電池的性能和壽命主要依賴(lài)于充電器的質(zhì)量。一種充電器(只用于NiCd)加約0.1C固定充電率。一個(gè)較快的充電器用大約0.3C充電率可耗時(shí)3~6小時(shí)。

　　NiMH電池充電器也適合于NiCd電池，但反之不行。鋰基電池充電器需要更嚴(yán)格的算法和電壓。對(duì)于大多數(shù)鋰電池組，1C以上充電是不可能的，因?yàn)楸Ｗo(hù)電路限制電路限制電池可接受的電流量。

　　Li-ion電池在達(dá)到滿(mǎn)充電時(shí)，每個(gè)電池都具有嚴(yán)格的電壓、電壓容限，而且無(wú)涓流或浮充電。在1C起始電流對(duì)Li-ion電池充電需要3小時(shí)左右。在達(dá)到上限電壓閥值以及電流下降和電平超過(guò)額定充電電流大約30%時(shí)，滿(mǎn)充電會(huì)發(fā)生。增大Li-ion充電電流對(duì)縮短充電時(shí)間會(huì)有點(diǎn)影響。盡管用較高的電流可更快地達(dá)到電壓峰值，但充電耗時(shí)會(huì)比較長(zhǎng)。Li-ion電池不能吸收過(guò)充電，過(guò)充電會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱。Li-ion恒流恒壓(CCCV)對(duì)于保證最大能量到電池而不過(guò)壓是重要的。通常，Li-ion電池對(duì)于充電、能量密度和電壓范圍提供最佳折表方案。

　　電壓穩(wěn)壓器與電池的匹配

　　電池輸出連接到電壓穩(wěn)壓器IC的輸入，電壓穩(wěn)壓器系統(tǒng)負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓。穩(wěn)壓器芯片在電池電壓下降時(shí)能使電池基系統(tǒng)工作正常。
有3種電壓穩(wěn)壓IC拓?fù)溆糜陔姵鼗到y(tǒng)：開(kāi)關(guān)模式，低壓降(LDO)和電荷泵。沒(méi)有單個(gè)電壓穩(wěn)壓器IC拓?fù)溥m合所有電池基應(yīng)用。因此，對(duì)具體的應(yīng)用應(yīng)選擇合適的電壓穩(wěn)壓器拓?fù)洹?/p>

　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC接收dc輸入并用脈寬調(diào)制(PWM)來(lái)控制功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(通常是功率MOSFET)的導(dǎo)通和截止時(shí)間。然后，整流和濾波開(kāi)關(guān)輸出，從而提供dc 輸出電壓。dc輸出部分與穩(wěn)壓的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而任何相應(yīng)的誤差信號(hào)導(dǎo)致PWM電路來(lái)保持恒定的輸出電壓。