集成化的電池充電——智能手機與鋰電池“完美結合”
發布時間:2014-11-25 責任編輯:echolady
【導讀】手機鋰電池的安全型、可ke靠kao性xing越yue發fa受shou到dao關guan注zhu和he重zhong視shi,在zai手shou機ji製zhi造zao商shang設she計ji產chan品pin時shi,首shou先xian要yao掌zhang握wo鋰li離li子zi電dian池chi的de相xiang關guan規gui格ge和he特te性xing,並bing使shi用yong具ju備bei完wan善shan電dian池chi檢jian測ce及ji保bao護hu功gong能neng的de充chong電dian芯xin片pian,以yi降jiang低di過guo電dian流liu、過電壓或過溫等狀況所造成的危險。 本文介紹的是一種集成化的解決方案,利用智能手機和鋰電池相互結合,實現鋰電池的安全可靠。
yibanlaishuo,lilizidianchihuiyoudianxinganquandefanweixianzhi。youyulilizidianchidetexing,dangdianchidianyazaichongdianshishangshengdaozuigaoshedingdianyahou,yaolijitingzhichongdian,bimiandianchiyinguochongdianzaochengdianchisunhuierchanshengweixian;電池供電(放電)時shi,電dian池chi電dian壓ya如ru果guo降jiang至zhi最zui低di設she定ding電dian壓ya以yi下xia便bian要yao停ting止zhi放fang電dian,避bi免mian因yin過guo放fang電dian而er降jiang低di使shi用yong壽shou命ming。此ci外wai,為wei確que保bao電dian池chi使shi用yong上shang的de安an全quan,鋰li離li子zi電dian池chi還hai必bi須xu要yao加jia裝zhuang短duan路lu保bao護hu,以yi避bi免mian發fa生sheng危wei險xian。
本文以開關充電芯片DIO5425為例,詳細探討關於智能手機充電管理的係統級設計。DIO5425部署於手機電源輸入接口:USB/DC Source 之後,通過開關轉換可以將輸入電流同時用於手機係統供電和電池充電。DIO5425具有優秀的充電管理功能和鋰電池保護功能,支持USB2.0和USB3.0協議。DIO5425具有智能電源路徑管理功能。

圖1:DIO5425參考設計電路
鋰離子電池充電管理芯片必須具備以下幾點特性:可提供固定電流給充電電池
當電池電壓到達最大值且不再上升時,其充電電流便會開始下降,如此可避免對電池過度充電,造成電池損傷;當充電電流降至一定程度時,充電器將停止充電。
確保電池具備可使用電壓
電dian池chi在zai充chong電dian完wan成cheng後hou,若ruo長chang時shi間jian放fang置zhi不bu使shi用yong會hui有you自zi然ran放fang電dian的de情qing形xing出chu現xian,為wei避bi免mian電dian池chi過guo度du自zi放fang電dian導dao致zhi電dian池chi電dian壓ya下xia降jiang,當dang電dian池chi電dian壓ya低di於yu所suo設she定ding電dian壓ya時shi,充chong電dian器qi會hui重zhong新xin開kai始shi對dui電dian池chi充chong電dian,確que保bao電dian池chi在zai使shi用yong時shi還hai能neng維wei持chi一yi定ding電dian壓ya。
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四階段充電簡述
因鋰離子電池的特性,若鋰離子電池在充電之前已深度放電,此時充電器會先以微弱電流對電池進行Pre-Charge充電(各家廠商設定值不同,本文使用範例的充電IC設定值約為10%的最大充電電流),充電時電池電壓上升。
當電池電壓上升至約3伏特,充電器改以最大充電電流對電池進行CC Charge,電池電壓持續上升。
當電池充電電壓上升至接近鋰離子電池的飽和點電壓約4.2伏特時,充電器改以CV Charge對電池進行充電,此時充電電流開始下降,當充電電流降至約等於Pre-Charge電流時,充電器停止對電池充電,即完成充電。
不論是用通用序列彙流排(USB)或AC電源轉換器(Adapter)輸入電源對電池充電,當電池開始充電後,若充電時間超過其設定時間,充電器仍然操作於Pre-Charge模式而未進入CC Charge模式,或者仍然操作於CC/CV Charge模式而未進入充電完成狀態,則透過IC的充電計時保護功能使充電器停止對電池充電。
以DIO5425為例,詳細介紹鋰電池充電過程,下圖是鋰電池充電時序以及詳細的參數介紹

圖2:鋰離子電池充電曲線圖
Trickle Charge or Pre-Charge此時的鋰離子電池電壓小於3伏特(V),當(dang)充(chong)電(dian)器(qi)開(kai)始(shi)對(dui)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)時(shi),因(yin)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)特(te)性(xing),其(qi)內(nei)部(bu)阻(zu)抗(kang)會(hui)很(hen)大(da),故(gu)充(chong)電(dian)器(qi)會(hui)先(xian)以(yi)一(yi)微(wei)小(xiao)電(dian)流(liu)對(dui)電(dian)池(chi)進(jin)行(xing)充(chong)電(dian),此(ci)時(shi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)持(chi)續(xu)上(shang)升(sheng)。
定電流充電(Constant Current Charge, CC Charge)
當電池充電電壓上升至約3伏特時,充電器改以最大充電電流對電池進行定電流充電,此時電池電壓持續上升。
定電壓充電(Constant Voltage Charge, CV Charge)
當電池充電電壓上升至接近鋰離子電池的飽和點電壓約4.2伏特時,充電器改以定電壓模式對電池進行充電,此時充電電流開始下降。
Charge Full
當充電電流降至微小電流時,充電器停止對電池充電。
電池在充電完成後,若長時間放置不使用會有自然放電的情形出現,為避免電池過度放電導致電池電壓下降,電源IC在鋰離子電池電壓降至4伏特時,會重新開始對電池進行CC Charge模式充電,確保電池在使用時還能維持一定電壓。
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