本文將重點講述快速充電的趨勢，以及在充電設備使用快速
、安全
、高性價比的解決方案更快速充電時，精確恒定電流（CC）調節起到的重要作用。

 

電池在充電時通常經曆兩個階段：恒定電流（CC）和恒定電壓（CV）。圖1所示為4.2V鋰離子（Li-ion）電池的典型充電曲線。當大部分能量從充電器傳輸到電池時，CC大致用於充電的前67％時間。在剩餘充電時間的最後33％內，則是恒定電壓
，以充分充電並保持電充滿。考慮到放電電流，並保持電池電壓完全充電，一些充電器在CV期間泵送小電流（也稱為涓流充電）。電池完全充電所需的時間取決於其容量和最大允許充電電流
，是電池化學和環境溫度的函數。例如
，如果您有一個容量為3000mAh
，充電率為0.8C的鋰離子電池（其中C表示在一小時內為電池充電所需的電流，這是電池製造商建議延長電池壽命的默認電量）

，電池需要兩到三個小時才能完全充滿電。

 

圖1：典型的鋰離子電池充電曲線

 

後一段描述了一種典型的充電方案，握手次數不多，充電率正常。最新推出的方法是通過在CC階段向電池提供更多能量以最大化充電時間。這些方法使用專利充電算法或采用主流標準，比如USB供電可編程電源（PPS）標準。壁式充電器和設備都可進行連續握手，智能傳達電池的需求並使充電效率最大化。

 

兩種主要的快速充電方式分別是高電壓和低電流（傳統方法）
、高電流和低電壓（新主流趨勢）。第一種方法使用現有的充電線，並將電流限製在約2A，同時將電壓提高到15V。該方法的問題是設備側電壓轉換階段的散熱高，從而導致電池壽命縮短，可轉移到電池的最大允許能量減小。

 

第(di)二(er)種(zhong)方(fang)法(fa)使(shi)用(yong)接(jie)近(jin)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)壓(ya)
，以(yi)及(ji)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)流(liu)向(xiang)電(dian)池(chi)的(de)較(jiao)高(gao)電(dian)流(liu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)通(tong)常(chang)被(bei)稱(cheng)為(wei)直(zhi)充(chong)或(huo)閃(shan)充(chong)。該(gai)方(fang)法(fa)允(yun)許(xu)在(zai)較(jiao)低(di)溫(wen)度(du)下(xia)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)充(chong)電(dian)率(lv)，因(yin)為(wei)器(qi)件(jian)側(ce)無(wu)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)。然(ran)而(er)
，閃(shan)充(chong)需(xu)要(yao)特(te)殊(shu)的(de)充(chong)電(dian)線(xian)來(lai)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)。這(zhe)個(ge)想(xiang)法(fa)是(shi)嚐(chang)試(shi)以(yi)盡(jin)可(ke)能(neng)接(jie)近(jin)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)速(su)率(lv)的(de)速(su)率(lv)對(dui)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)，以(yi)最(zui)小(xiao)化(hua)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)。

 

考慮到閃充的冷卻器溫度曲線；它越來越受歡迎，大多數現有標準都采用它。圖2所示為閃充係統的高級框圖。

 

圖2：閃充解決方案的高級框圖

 

如圖2所示，精確的電流控製回路是必要的，用以實現更快的充電時間
，並可在其它模塊（電池充電器和燃油表已使用類似模塊）之zhi上shang添tian加jia額e外wai保bao護hu層ceng。雖sui然ran您nin可ke以yi集ji成cheng電dian流liu檢jian測ce功gong能neng
，但dan是shi很hen難nan匹pi配pei達da到dao專zhuan用yong電dian流liu檢jian測ce解jie決jue方fang案an使shi用yong小xiao分fen流liu電dian阻zu最zui大da限xian度du減jian少shao了le散san熱re而er提ti供gong的de精jing度du水shui平ping，也ye很hen難nan匹pi配pei達da到dao監jian控kong高gao邊bian電dian流liu的de能neng力li。

 

TI提供各種適用於閃充的專用電流傳感器。這些解決方案包括INA210係列

，其可在較寬的動態範圍內提供極好的精度；INA199具有精度和成本的絕佳組合；和新型INA181係列
，它在帶寬、精度和價格方麵提供最佳價值。在這個應用中
，INA181較寬的350kHz閉環帶寬使得能夠檢測到CC信號的快速波紋——出於電池保護和安全的需要，它所包含的信息可用於最大化CC，並通過最小化保護帶來實現。

 

圖3所示為從壁式充電器的輸出看到的典型閃充信號。

 

圖3：閃充電流曲線示例

 

總(zong)而(er)言(yan)之(zhi)，當(dang)今(jin)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)方(fang)法(fa)的(de)主(zhu)要(yao)局(ju)限(xian)是(shi)散(san)熱(re)靠(kao)近(jin)電(dian)池(chi)，這(zhe)限(xian)製(zhi)了(le)所(suo)能(neng)傳(chuan)送(song)的(de)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)能(neng)量(liang)
，從(cong)而(er)限(xian)製(zhi)了(le)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)最(zui)小(xiao)化(hua)。此(ci)外(wai)，高(gao)溫(wen)有(you)引(yin)起(qi)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)和(he)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)降(jiang)低(di)的(de)擔(dan)憂(you)。閃(shan)充(chong)發(fa)展(zhan)潛(qian)力(li)很(hen)大(da)，因(yin)為(wei)它(ta)允(yun)許(xu)在(zai)相(xiang)對(dui)較(jiao)冷(leng)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)進(jin)行(xing)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)能(neng)量(liang)傳(chuan)遞(di)
，同(tong)時(shi)最(zui)大(da)化(hua)充(chong)電(dian)效(xiao)率(lv)並(bing)最(zui)小(xiao)化(hua)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)。實(shi)現(xian)這(zhe)種(zhong)高(gao)效(xiao)率(lv)需(xu)要(yao)精(jing)確(que)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)，這(zhe)通(tong)過(guo)專(zhuan)用(yong)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)更(geng)好(hao)地(di)實(shi)現(xian)。

 

其他信息

 

· 了解有關TI的電流檢測放大器產品組合的更多信息。

 

· 開始使用電流檢測放大器視頻培訓係列。

 

· 閱讀這些TI技術說明：

 

· “開關電源中的電流模式控製”。

 

· “用於電流檢測的外部電流檢測放大器與集成板載放大器”。