電池充電器在便攜式電源產品中的應用
便攜式電源的應用范圍很廣,也很多樣化。產品包括消耗 uW 級平均功率的無線傳感器節點以及可用小車推著的、電池組耗電數百瓦-時的醫療或數據采集系統。不過,盡管應用種類很多,仍然出現了幾個趨勢,設計師日益需要給產品提供更大的功率,以支持不斷增多的功能,同時也在考慮怎樣用任何可用電源給電池充電。要滿足第一種需求,就要提高電池容量。不幸的是,用戶大多比較心急,容量提高以后,還必須在一個合理的時間內充滿電,這就導致要增大充電電流。要滿足第二種需求,就要求電池充電解決方案提供極大的靈活性。本文將更詳細地討論這些問題。
更大的功率
考慮一(yi)(yi)下新式手持(chi)式設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei),面向消費者的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)和(he)工業(ye)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)都(dou)(dou)可能包括蜂窩(wo)電(dian)(dian)話(hua)(hua)調(diao)(diao)制(zhi)解(jie)調(diao)(diao)器(qi)、Wi-Fi 模塊(kuai)、藍牙模塊(kuai)、大尺寸背(bei)光照明(ming)顯示屏(ping)… 等等。很多(duo)手持(chi)式設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)架構都(dou)(dou)與蜂窩(wo)電(dian)(dian)話(hua)(hua)的(de)(de)(de)非(fei)常(chang)相似。一(yi)(yi)般情況下,用(yong)一(yi)(yi)個(ge) 3.7V 的(de)(de)(de)鋰離(li)子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)池作為主電(dian)(dian)源(yuan),因為鋰離(li)子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)池按重量和(he)按體積的(de)(de)(de)能量密(mi)度都(dou)(dou)很高 (單位分別為 Wh/kg 和(he) Wh/m3)。過去,很多(duo)大功率設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)都(dou)(dou)采用(yong) 7.4V 鋰離(li)子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)池,以(yi)降低(di)電(dian)(dian)流要(yao)求,不(bu)過低(di)價 5V 電(dian)(dian)源(yuan)管理(li) IC 的(de)(de)(de)上市已經促使越來越多(duo)的(de)(de)(de)手持(chi)式設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)采用(yong)了電(dian)(dian)壓更低(di)的(de)(de)(de)架構。平板電(dian)(dian)腦很好(hao)地說明(ming)了這一(yi)(yi)點:一(yi)(yi)個(ge)典型(xing)的(de)(de)(de)平板電(dian)(dian)腦有極多(duo)的(de)(de)(de)功能以(yi)及非(fei)常(chang)大的(de)(de)(de)顯示屏(ping) (就(jiu)便攜式設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)而言(yan))。用(yong) 3.7V 電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)時,其容量必須(xu)以(yi)數千毫安-小時計算。為了在幾個(ge)小時內給(gei)這樣一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)池充滿電(dian)(dian),需要(yao)數千 mA 的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流。
然而,如果沒有大電流交流適配器,盡管充電電流這么高,也不能防止消費者用 USB 端口給大功率設備充電的想法。為了滿足這種需求,當交流適配器可用時,電池充電器必須能以大電流 (>2A) 充電,而在沒有交流適配器可用時,電池充電器必須仍能(neng)高效地(di)(di)利用(yong) USB 端口提(ti)供 2.5W 至 4.5W 功率。此外(wai),器件必須保護敏感的下游低(di)壓(ya)組件免受(shou)可能(neng)出現過(guo)壓(ya)情況所導致(zhi)的損壞,同時(shi)必須無(wu)縫(feng)地(di)(di)將大電流(liu)從(cong) USB 輸入、交流(liu)適(shi)配器或(huo)電池傳送到(dao)負載(zai),并最大限度地(di)(di)降低(di)功耗(hao)。另外(wai),該 IC 還必須安全地(di)(di)管理電池充電算法,并監視關鍵的系統(tong)參數。