应用好便携式电子设备的电池技术

　　2.2 Buck(降压)开关方案

　　当1.0C充电的电流大于1A，或者输入电压比电芯的全充满开路电压高很多时，Buck或者降压方案就是一个更好的选择。比如，在基于硬盘的PMP中，通常使用单芯锂离子电池，全充满开路电压是4.2V，容量从1200到2400mAh不等。而现在PMP通常是用汽车套件来充电，它的输出电压在9V到16V之间。在输入电压和电池电压之间比较高的电压差(最小4.8V)会让线性方案降低效率。这种低效率，加上大于1.2A的1C快速充电电流，会产生严重的散热问题。为避免这种情况，就要采用Buck方案。图3为锂离子/聚合物电池Buck充电器方案示意图，基本结构同Buck(降压)开关电压调节器完全相同。

　　2.3 SEPIC(升压与降压)开关方案

　　在某些使用3个甚至4个锂离子/聚合物电芯串联的设备中，充电器的输入电压就不总是大于电池电压。比如，笔记本电脑使用3芯锂离子电池组，满充开路电压是12．6V(4．2V x3)，容量从1800mAh到3600mAh。输入电源要么是输出电压1 6V的AC/DC适配器，要么是汽车套件，输出电压在9V到16V之间。很显然地，线性和Buck方案都不能为这组电池组充电。这就要用上SEPIC方案，它能在输出电压高于电池电压时工作，也能在输出电压低于电池时工作。

3、电量检测算法

　　许多可携式产品都利用电压测量值来估计电池剩馀电量，但是电池电压与剩馀电量的关系却会随著放电率、温度和电池老化程度而改变，使这种方法的误差率最高可达50％。市场对使用时间更长的产品需求不断增强，因此系统设计人员需要更加精确的解决方案。使用电量检测计吧来测量电池充人或消耗的电量，将能够在很宽的应用电源级别范围内提供更精确的电池电量估测。

　　3.1 电量检测算法应用举例之一，功能完整的单/双电池便携式应用电池组设计

　　3.11 电量检测原理

　　较好的电量检测计至少要具备电池电压、电池组温度和电流、测量方法；一个微处理9a；和一套及业经验证的电量检测算法。bq2650x及bq27x00是功能完整的电量检测计，具有一个测量电压与温度的模数转换器(ADC)和一个测量电流与充电感测的模数转换器。这些电量检测计还具有一个微处理器，负责执行德州仪器的电量检测算法。这些演算法会补偿锂离子电池的自放电、老化、温度和放电率等因素。晶片内含微处理器为主机系统处理器省下这些计算负担。电量检测计能够提供剩余电量状态等信息，bq27x00系列产品还提供剩余可运行时间(Run TIme to Empty)主机可随时向电量检测计查询这些信息，再透过LED指示灯或屏幕显示将电池信息通知用户。电量检测计的使用非常方便，系统处理器仅需要配置12C或HDQ通信驱动器即可。

　　3.12 电池组电路描述

　　图4(a)为可选用具有鉴定功能IC的典型的电池组应用电路。根据所使用电量检测计IC的不同，电池组至少需要有三到四个外部终端。

　　VCC及BAT引脚会连到电池电压，以便供电及测量电池电压。电池接地端连接了一个电阻值较小的检测电阻器，让电量检测计的高阻抗SRP及SRN输入端能够监控感测电阻两端的电压。通过流经检测电阻器的电流可用来判断电池充入或释放的电量。设计人员选择检测电阻值时必须考虑电阻两端的电压不能超过100mV，过低的电阻值可能会在电流较小时产生误差。电路板布局必须确保从SRP及SRN到检测电阻器的连接要尽可能靠近感测电阻端；换言之，它们应该是采用Kelvin连线。

　　HDQ引脚需要外部上拉电阻器，该电阻应位于主机或主应用端，这样电量检测计才能在电池组与便携式设备连接断开时启用睡眠功能。建议上拉电阻值选用10kΩ。

　　3.13 电池组鉴定

　　价格低廉的伪冒电池的问题日益严重，这些电池可能不包含OEM厂商要求的安全保护电路。所以，真品电池组可包含图4(a)所示的鉴定电路。当要鉴定电池时，主机向含有IC(bq26150，作用是循环冗余校验(CRC))的电池组发出一个询问值(challenge)，电池组所含的CRC会根据这个询问值和，IC中内建的CRC多项式计算这个CRC值。CRC是基于主机的查询命令与IC中秘密定义的CRC多项式完成的，主机也会进行CRC值计算井与电池组的计算结果比较以确定鉴定是否成功。

　　一旦电池通过鉴定，bq26150则会发出指令以确保主机与电量检测计之间的资料线路通讯正常。当电池连接中断或重新连接时，整个鉴定过程将重复一次。

　　3.14 双电池应用

　　图4(b)为使用bq26500支持双体锂离子电池的典型应用电路。为了支持多颗电池，此电路增加一个可调稳压器。电量检测计的BAT引脚与最下面一节电池的负极相连，以完成可变电池组电压的测量。

主机要能够读懂电量检测计测量的可变电池组电压，以确定放电结束阈值以及充电终止