充电电路没有简单事，浅谈如何执行高效率设计

全考虑，对所有"热"电池（一般高于45℃）的充电工作都会暂时终止，直到电池冷却到正常工作温度范围内才会再次运转。要想处理一个"冷"电池（一般低于10℃）或过度放电的电池（每节电池通常低于1V），需要施加一个温和的点滴式电流。

　　当电池温度和电压正确时快速充电开始。通常用1℃或更低的恒定电流对NiMH电池进行充电。一些NiCd电池可以用高达4C的速率进行充电。采用适当的充电终止来避免有害的过充电。

　　就镍基可充电电池而言，快速充电终止基于电压或温度。如图1所示，典型的电压终止方法是峰值电压探测，在峰值时即每个电池的电压在0～-4mV范围内，快速充电被终止。基于温度的快速充电终止方法是观察电池温度上升率T/t来探测完全充电。典型的T/t率为1℃/每分钟。

　　图1：镍电池化学技术的充电曲线。

　　锂离子/锂聚合物电池

　　与NiCd电池和NiMH电池相类似，在快速充电之前尽可能检验并调节锂离子电池。验证和处理方法与上述使用的方法相类似。

　　如图2所示，验证和预处理之后，先用一个1C或更低的电流对锂离子电池进行充电，直到电池达到其充电电压极限为止。该充电阶段通常会补充高达70%的电池容量。然后用一个通常为4.2V的恒定电压对电池进行充电。为将安全性和电池容量，必须要将充电压稳定在至少1%。在此充电期间，电池汲取的充电电流逐渐下降。就1C充电率而言，一旦电流电平下降到初始充电电流的10-15%以下充电通常就会终止。

　　图2：锂离子电池化学技术充电曲线。

　　开关模式与线性充电拓扑的对比

　　传统上来说，手持设备都使用线性充电拓扑。该方法具有诸多优势：低实施成本、设计简捷以及无高频开关的无噪声运行。但是，线性拓扑会增加系统功耗，尤其是当电池容量更高引起的充电率增加的时候。如果设计人员无法管理设计的散热问题，这就会成为一个主要缺点。

　　当PC USB端口作为电源时，则会出现其他一些缺点。当今在许多便携式设计上都具有USB充电选项，并且都可提供高达500mA的充电率。就线性解决方案而言，由于其效率较低，可以从PC USB传输的"电能"量就被大大降低，从而导致了充电时间过长。

　　这就是开关模式拓扑有用武之地的原因。开关模式拓扑的主要优势在于效率的提高。与线性稳压器不同，电源开关（或多个开关）在饱和的区域内运行，其大大降低了总体损耗。降压转换器*率损耗的主要包括开关损耗（在电源开关中）以及滤波电感中的DC损耗。根据设计参数的不同，在这些应用中出现效率大大高于 95%的情况就不足为奇了。

　　当人们听到开关模式这个术语时大多数人都会想到大型IC、大PowerFET以及超大型电感！事实上，虽然对于处理数十安培电流的应用而言确实是这样，但是对于手持设备的新一代解决方案而言情况就不一样了。新一代单体锂离子开关模式充电器采用了最高级别的芯片集成，高于1MHZ的使用频率以最小化电感尺寸。图1说明了当今市场上已开始销售的此类解决方案。该硅芯片的尺寸不到4mm2，其集成了高侧和低侧PowerFET。由于采用了3MHz开关频率，该解决方案要求一个小型1uH电感，其外形尺寸仅为：2mmx2.5mmx1.2mm（WxLxH）。

　　应用新型充电方案，提高锂电子电池的充电安全

　　锂离子电池以其能量密度高、体积小、重量轻等优点，在手机、笔记本电脑市场已经完全取代其他电池，占有率几乎达到了100%。目前，锂电池正迅速延伸至电动工具及其他的应用中，它广阔的市场前景也越来越得到业界的认同。不过，与镍氢、镍镉、铅酸电池相比，要更快地推动锂离子电池的应用和发展，还必须不断提高它的安全性和使用寿命。本文将从充电器角度，讨论一种新型的充电解决方案以提高锂电池的安全性，延长电池使用寿命，同时降低充电器的成本。

　　在使用电池的过程中，我们常会听到电池业者这样的一句话："电池使用中坏的少，更多的是被充坏的"。这句话我们可以理解为，不正确的充电条件或方法将更容易损害电池、降低电池的寿命。以18650钴酸锂离子电池为例，当充电过温，在70℃左右：电解质界面（SEI）模开始分解并发热；120℃左右：电解质、正极开始热分解，造成析气并使温度迅速上升；在到260℃左右：电池爆炸。或充电过压，以过压5.5V来看，容易使锂金属析出，溶剂被氧化，温度上升，产生恶性循环，甚至电池着火、爆炸。因此，针对如何充电，我们共同来探讨下面几个重要的问题。

　　为什么需要预充功能？

电池工作电压从2.5V（碳负极电池：3V，电量为0%）到4.2V（电量为100%）。当电压小于2.5V时，电池放电终止。同时因为放电回路关闭使内部保护电路的