为便携式系统设计线性锂离子电池充电器

系统负载均衡和电源路径管理类型的锂离子电池充电器

在今天的便携式设备中，随功能的增多，对于适当电池管理的需求也不断增长。在空间受限的应用中，高度集成的电源轨控制可提升设计人员的体验。每个电源轨都需要进行良好的管理，以便在输入电源路径、系统负载和电池之间进行无缝切换。


图2 系统负载均衡锂离子电池充电器

图2所示为具有以下特性的锂离子电池充电器的典型应用电路：具有系统负载均衡和电源路径管理功能，可在不同电源之间切换。使用该设计而不是传统方法的一个优点是可对每个电源轨进行管理，且当输入电压不足以保持输出电压稳定时，电池将处于支持模式。有时，除恢复电池能量外，还提供低电量指示或控制、电源选择等附加功能。

电池充电器的其他功能

随着锂离子电池的日益广泛使用，安全和功能需求也不断上升。这些需求可能源自推行无危害设计指南的内部组织、当地的管理法规或政策、区域产品制造商偏好、电池制造商规范、设计人员的经验水平或最终用户的习惯。常见的功能包括用于每个充电阶段的定时器、输入过电压保护、通信协议、多个稳压输出通道，以及电池认证等。

单节锂离子电池充电器具有输入过压保护功能。当输入电压超出保护阈值时，输出充电电流会终止，然后当输入电压下降到设计范围内时，输出充电电流会恢复。对于移动设备，从2006年12月开始，该特性被推荐作为移动通信终端设备充电器接口的技术要求和测试方法。

通过限制线性电池充电器的输入电压，可防止最终用户错误使用墙式适配器(AC/DC适配器)，并防止产生尖峰电压。由公式(4)可得出：PDISSIPATION=ICHARGE×(VIN–VOUT)=1A×(7V–3V)=4W
假设充电电流为1A，如果输入和输出电压(电池电压)上升，则功耗也会上升。因此，当输入电压和电池电压之间的电压差上升到4V时，功耗将为4W。

结语

绿色技术永远都是热门话题。工程师和科学家总是坚持不懈地改善现有设计，为社会提供更好的解决方案。锂离子电池可以设计为使用燃料电池、光电太阳能电池、水能和风能作为储存、后备或支持能源。高度集成的线性解决方案可克服低功率设计中的障碍(例如紧凑性和简单性)。在需要考虑智能、效率或功耗问题时，设计人员应全面地研究它们的解决方案，在可用平台之间进行权衡。在设计电池或任何电源系统时，安全性总是优先考虑的因素。

参考文献

1. 通用串行总线2.0/3.0规范

2. 移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法

作者：Microchip公司模拟与接口产品部高级应用工程师 Brian Chu    来源:电子设计应用2009年第11期