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介紹鋰離子電池充電IC的選擇方法

鉅大LARGE  |  點擊量:155次  |  2020年12月23日  

摘要
了解鋰電池充電IC選項隨著手持交易的不斷發展,對電池充電器的需求也在不斷增加。要為這項任務選擇合適的集成電路(IC),我們需要權衡幾個因素。在規劃之初,需要考慮解決方案規格、USB規格、充電率、成本等

了解鋰離子電池充電IC選項


隨著手持交易的不斷發展,對電池充電器的需求也在不斷新增。要為這項任務選擇合適的集成電路(IC),我們要權衡幾個因素。在規劃之初,要考慮解決方法規格、USB規格、充電率、成本等因素。在這篇文章中,我們將介紹不同的充電拓撲,并討論電池充電器IC的一些特性。此外,我們將探索一個應用和現有的解決方法。


鋰離子電池充電循環


鋰離子電池要專門的充電周期,以實現安全充電和最大限度地延長電池壽命。電池充電有兩個階段:穩定電流(CC)和穩定電壓(CV)。當電池低于完全充電的電壓時,電流通過一個調節器進入電池。在CC方法下,電流通過穩壓達到兩個值之一。假設一個非常低的電池電壓,充電電流下降到預充電水平,以適應電池和防止電池損壞。這個閾值隨著電池的化學性質而變化,一般取決于電池制造商。一旦電池電壓超過預充電閾值,充電就上升到快速充電電流水平。一般電池推薦的最大快速充電電流為1C(C=1小時耗盡電池所需的電流),但該電流也取決于電池制造商。典型的充電電流為~0.8c,以最大限度地延長電池壽命。當電池充電時,電壓升高。當電池電壓升至穩壓(一般為4.2v)后,充電電流逐漸減小,電池電壓趨于穩定,防止過度充電。這樣,當電池充電時,電流逐漸減小,電池阻抗減小。假設電流下降到預定的水平(通常為快速充電電流的10%),充電就終止了。我們一般不浮電池充電,因為這樣會縮短電池壽命。圖1圖示了典型的充電周期。


將適配器電壓轉換為電池電壓并控制不同的充電階段有兩種拓撲結構:線性調節器和感應開關。這兩種拓撲在體積、功率、解決方法成本和電磁干擾(EMI)輻射方面各有優缺點。讓我們來看看這兩種拓撲的各種優點和優缺點。


一般情況下,電感開關是功率最高的最佳選擇。使用電阻等檢測元件檢測輸出端的充電電流。當充電器采用CC方式時,電流回顯電路控制占空比。CV法下的占空比由電池電壓檢測回波電路控制。根據特性集,可能會出現其他一些控制循環。稍后我們將詳細地回顧這些循環。感應開關電路要開關元件、整流器、電感器和輸入輸出電容器。關于許多應用,解決方法的規格可以通過選擇一個將開關組件和整流器合并到集成電路中的設備來縮小。根據負載,這些電路的典型功率是80%到96%。開關轉換器通常要更多的空間和更昂貴的,因為他們的電感規格。開關變換器還會引起電感的電磁輻射和開關輸出端的噪聲。


線性充電器通過降旁路元件的輸入電壓,直流電壓降。這樣做的好處是,解決方法只要三個組件:一個旁路組件和一個輸入/輸出電容。與電感開關相比,線性電壓降調節器(LDO)通常是一種低成本、低噪聲的解決方法。電流通過調整器旁通組件的電阻進入電池,然后控制充電電流。電流響應一般來自充電器IC的輸入。測試電池電壓以供應CV響應。改變旁路元件的電阻,以保持進入集成電路輸入的穩定電流或穩定電池電壓。設備的輸入電流等于負載電流。這意味著解的功率等于輸出電壓與輸入電壓之比。LDO解決方法的缺點是在高I/o電壓比下功率低。所有的電力都被旁路組件消耗掉了,這意味著關于那些高充電電流、輸入輸出差異大的應用來說,LDO并不是一個理想的選擇。


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