鋰離子電池通話的多周期支持，以最大限度地提高正常運(yùn)行時間

用于便攜式裝置的充電系統(tǒng)不總是給出設(shè)計一個高優(yōu)先級的，但它可以在系統(tǒng)的電池壽命的一個主要作用，并適當(dāng)優(yōu)化，可以允許使用比否則將需要較小的電池組。不僅是需要緊湊的電池管理控制器，但情報也需要在戰(zhàn)術(shù)部署以使電力系統(tǒng)被正確優(yōu)化。本文將著眼于鋰離子化學(xué)的需要充什么技術(shù)可以用來最大限度地提高能源輸送與儲存和總結(jié)可用于該目的的關(guān)鍵解決方案方面。

鋰離子(Li-ion)電池的化學(xué)極大地提高了便攜設(shè)備的功率密度相比老技術(shù)，如鎳鎘，有了它，這些系統(tǒng)的一次充電運(yùn)行時間。鋰離子電池有鎳鎘和鎳金屬氫化物化學(xué)品，這也有助于貨架壽命，使設(shè)備運(yùn)充電，使得客戶不必使用它們之前，將他們的采購量的一半，自放電率。

鋰離子電池的缺點(diǎn)相比，早期的化學(xué)物質(zhì)是充電比舊技術(shù)要復(fù)​​雜得多。然而，細(xì)心的管理可以用來最大限度地提高鋰離子電池的電力輸送，不僅為用戶提供更好的體驗(yàn)，同時也讓設(shè)計被縮小到使用更小的電池。由于電池是尺寸和重量身打扮的，這里所做的任何節(jié)省可以通過一個充電電路的取代作出另一個可以是戲劇性的顯著比例。

用鋰離子電池的關(guān)鍵問題是，他們對過充非常敏感，因?yàn)檫^高的電壓將推出縮短電池的壽命用料講究的。他們還提出了一個危險的安全，如果收取超出4.2V，每個單元的電壓。

成本較低的充電電路，避免因不摘心電池達(dá)到其現(xiàn)實(shí)限制過度充電的問題。它們采用一個所謂的“充電并運(yùn)行”的策略，其具有顯示要快的優(yōu)點(diǎn)。這種策略利用了鋰離子充電曲線的特性，其可以被分為4個主要階段。第一階段使用的恒定電流供給電池。當(dāng)電池充電時，其電壓增加或多或少線性。該電壓變平的峰值，此時充電器能站附近。然而，將僅約為百分之八十五此時充電​​，從而導(dǎo)致更低的使用時間比在理論上是可能的。

此外，為安全起見，將截止電壓通常設(shè)定比最大電壓，這進(jìn)一步減少了在施加到電池的最大充電顯著低。 3.8 V A截止而不是典型的最大為4.2V導(dǎo)致電池容量的僅60%的可用。在飽和或恒壓階段進(jìn)行充電的剩余部分。雖然快速充電器可減少需要得到的飽和期通過增加充電電流的時候，這有延長的飽和階段，這需要仔細(xì)和精確管理，以避免過載的作用。

充電階段的鋰離子電池圖片

圖1：充電階段的鋰離子電池，包括高溫條件下的熱調(diào)節(jié)階段。

因此很難檢測何時電池完全充電，所以時間或電流水平被用作代理，以指示如何接近全電池成了。一般情況下，飽和充電大約需要兩個小時，提供一套合理的時間。在飽和充電時，電流呈指數(shù)下降。當(dāng)該電流達(dá)到在第一階段中使用的水平的約百分之三，電池通常被認(rèn)為是完全充電并且過程可以停止。飽和充電期間使用的電壓需要在一個%或更高，以被調(diào)節(jié)到。執(zhí)行飽和充電電路可同時使用電流感應(yīng)和定時器管理過程，以確保如果傳感器發(fā)生故障時，電源會在一段時間后切斷，防止金屬鋰積聚，可能會導(dǎo)致火災(zāi)。

溫度也對控制充電的一部分。在第一階段期間，內(nèi)部電阻相對較低，并且該電池不發(fā)熱顯著。一旦進(jìn)入飽和階段，電池可變得溫暖。所以，溫度傳感器可以是重要的，以確保電池不會過熱和形成危險，安全性。電池制造商將指定安全溫度范圍為他們的產(chǎn)品，常常提供電池組可以與充電器電路中的ADC或比較器電路被用于內(nèi)的熱敏電阻。

對于深度放電的電池，有需要之前第一階段充電過程。這使用涓流充電恢復(fù)電荷的耗盡的電池 - 檢測到，因?yàn)樗鼈兊碾妷簩⒌陀? V一旦足夠的電荷已經(jīng)通過涓流過程中所提供的電壓將上升到3 V和正常的第一階段充電過程以上可以接管。

包裝在一個小巧的DFN封裝，LTC4065充電器IC來自凌力爾特公司提供的反饋回路如何被組織，支持多種充電所需的鋰離子電池模式的一個例子。設(shè)備支持恒定電流和恒定電壓充電方式，以及一個用于恒溫能夠以有效的充電接近電池的熱限制。為了支持高溫充電，LTC4065具有熱限制電路。這使充電電流來根據(jù)典型，而不是最壞情況進(jìn)行設(shè)置，環(huán)境溫度為給定的應(yīng)用，它保證在會自動減小充電電流在最壞情況的條件。

在LTC4065，三放大器反饋環(huán)路控制所述恒流，恒壓，和恒溫模式。第四放大器反饋回路用于增加一個電流源對的輸出阻抗，以確保1的漏極電流正好比第二的漏極電流越大一千倍。單獨(dú)的反饋環(huán)路，用于恒定電流和恒定電壓操作力的充電器插入這些模式基于哪個正在試圖減小充電電流的大部分。其他放大器的輸出飽和低，從而有效地從系統(tǒng)中刪除它的循環(huán)。當(dāng)在恒定電流模式時，它驅(qū)動的充​​電電流編程(PROG)引腳上的電壓輸出為精確1五，PROG引腳方案目前通過使用一個百分比的公差電阻(RPROG)的。恒壓環(huán)路驅(qū)動其反相輸入端與內(nèi)部參考電壓時恒壓模式是有利的。內(nèi)部電阻分壓器保證了電池電壓保持在4.2伏。PROG引腳電壓也給出了充電電流的過程中恒定電壓模式的指示。

在典型的操作中，充電循環(huán)開始在恒流模式 - 電流提供給電池等于1000的V / RPROG。如果LTC4065導(dǎo)致結(jié)溫度接近115℃下的功耗，上述溫度限制放大器將開始減小充電電流以限制模具溫度保持在大約115℃。一旦出溫度限制模式時，LTC4065或者返回到恒流模式或進(jìn)入從恒溫模式恒壓模式。不管模式時，PROG引腳上的電壓正比于提供給電池的電流。

內(nèi)部定時器電路和涓流充電管理完成所需要的有效的鋰離子電池管理功能。該器件提供±0.6%的浮動電壓準(zhǔn)確度，只需要兩個外部元件。當(dāng)輸入電源被拿掉時，LTC4065自動進(jìn)入一個低電流狀態(tài)，將電池漏電流低于1μA。隨著電力應(yīng)用中，LTC4065可投入停機(jī)模式，從而將電源電流低于20μA。

凌力爾特的LTC4065流程圖的圖片

圖2：充電的LTC4065進(jìn)行狀態(tài)和決策流程。

類似于LTC4065，美信集成的MAX1551還體育片上熱限制，允許最佳充電而不熱極限用最壞情況下的電池和輸入電壓強(qiáng)加的。當(dāng)熱值達(dá)到極限值時，MAX1551和MAX1555沒有完全停止充電，但是，相反，逐步減少充電電流，有助于保持功能，在系統(tǒng)冷卻下來。

包裝采用SOT23，類似MAX1551和MAX1555，該MCP73811得到Microchip技術(shù)開發(fā)提供恒壓和恒流充電，后者僅通過一個外部電阻編程，再加上內(nèi)置的溫度傳感器來控制溫度 - 有限的充電。

該bq2409x系列德州儀器的設(shè)備是高度集成的面向空間受限的便攜式應(yīng)用線性充電器設(shè)備。專為帶有USB端口的電源或交流適配器可不受監(jiān)管的集成電路運(yùn)動的高輸入電壓范圍，輸入過壓保護(hù)使用。該bq2904x進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒流和恒壓充電。在所有充電階段，內(nèi)部控制環(huán)路監(jiān)視集成電路的結(jié)溫，并降低充電電流，如果內(nèi)部溫度超過閾值時。

雖然鋰離子電池要求的充電技術(shù)，以充分利用其高容量的組合，直接的IC支持，可以更輕松地構(gòu)建便攜式和可穿戴式系統(tǒng)，可以確保進(jìn)行完全充電可提供最大正常運(yùn)行時間，并用它，允許電池尺寸減小重量和壽命之間的最佳折衷。