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安全、高容量的鋰電池充電設計方法

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迪士尼美語 tokyo-hot[hr]
安全、高容量的鋰電池充電設計方法





新一代可攜式電子裝置的性能不斷的進步。設計人員為符合市場需求也不斷增加新的功能,於是系統對電源的需求也因此而有更高的要求,而高容量鋰離子電池因為能提供系統足夠的運作時間。對大多數的可攜式消費型產品而言,鋰離子電池已成為首選電源。與其它類型的電池相比,鋰離子電池具備更多優越性,例如較高的儲能密度和電池電壓。然而,隨著電池容量增大以應付逐漸增長的電源需求,消費者對於縮短電池充電時間和縮小電池體積的要求也越來越嚴格;而達成這些需求便成為設計人員的首要挑戰。GESS



鋰離子/聚合物電池封裝的最佳充電速率為1C,此意謂著一個1,000mA/H的電池應以1安培的電流進行快速充電。依此速率可以實現最短的充電時間、並且不會降低電池的性能或縮短使用壽命。為了達成容量逐漸增加的電池封裝可以達到較佳的充電速率,提高充電電流值是不可避免的。這就導緻了設計上的一些大難題,其中最重要的就是在充電管理控制器IC內和系統電路闆上產生的熱量問題。美麗小惡魔為了解決這些問題,必須進行更周密的散熱設計,以下的分析表示,在許多情況下,在充電管理IC內、整合功耗最大的輸出電晶體(Pass Transistor)將成為性能設計和操作範圍的一大侷限。



顯而易見地,對大多數的封裝型式而言,最大環境溫度的限制對散熱設計產生了諸多難處;而且,在真實世界裡要達到其中的工作操作條件是不可能的,為上述運作所設的條件甚至沒有考慮到最壞的狀況;例如,電池也有許多不當的條件(例如深度放電),在電池充電初期電池電壓可能低至2.7V。此外,市售的轉接器並不能提供依穩定的電壓輸出,因此讓電池充電器有可能接受高於5V的輸入電壓。



現今市場的需求,一些新型的應用需要更高的電池容量以應付產品的功耗,現今超過1000mA/H的電池也漸漸流行起來。



MCP7384x也提供了最大+/-0.5%的電壓調節精確度。由於電池過度充電與不足皆會減少電池性能及使用壽命,所以充電管理控制器IC能為電池提供高度精確的電壓值是非常重要的。



當電池電壓處於再充電臨界值以下時,MCP7384x系列產品會自動開始新的充電週期,使得電池始終保持在接近全滿的電量,任何時點都可供利用。而利用「低電流充電」的方式反而會降低使用年限。



預計未來幾年,可攜式設備的類型會越來越多。延長電池壽命並縮短電池充電時間對使用者來說相當重要。電池製造商已經提供了新型、小體積並具備高容量的鋰離子電池封裝以達到當前對功率的要求。



高容量電池能夠延長使用壽命,卻也使設計更困難。解決兩方面問題都需要精確的電壓穩壓控制、還需結合外部電晶體以期在提供較高的充電電流外、還能確保高溫環境下的穩定性。





供稿:Microchip公司

節錄: 電子工程專輯

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作者: weiinzwl
  (2012-05-15 07:52)
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