數(shù)碼產(chǎn)品鋰電池充電控制 DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)

隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，并在近年逐步向其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。1998年，天津電源研究所開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。習(xí)慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，現(xiàn)在鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高，所以鋰電池生產(chǎn)要在特殊的環(huán)境條件下進(jìn)行。但是由于鋰電池的很多優(yōu)點(diǎn)，鋰電池被廣泛的應(yīng)用在電子儀表、數(shù)碼和家電產(chǎn)品上。但是，鋰電池多數(shù)是二次電池，也有一次性電池。少數(shù)的二次電池的壽命和安全性比較差。

圖1 充電控制芯片的主要功能

圖2 充電特性實(shí)例

筆記本電腦的電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間取決于充滿電時(shí)的電池電壓，若電池電壓較高則驅(qū)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此盡可能以較高的電壓完成充電為好。但為了安全地對(duì)鋰離子電池充電，需要控制充電電壓，使其不超過(guò)鋰離子電池的容許電壓值。設(shè)定充電電壓時(shí)，既要考慮到電壓精度，又要保持一定的余量，使其不超越安全的上限值。通常，充電設(shè)定電壓±100mV的變動(dòng)將引起電池容量±10%的變化。

由于Nch/Nch同步整流型的同步部分采用了FET，因此，在輸出電壓比輸入電壓低的低Duty狀態(tài)下工作時(shí)，效率也較高。恒定電流充電時(shí)，大電流容易使電腦機(jī)箱發(fā)熱。非同步整流方式與同步整流方式相比由于沒(méi)有升壓電路，也無(wú)需CB電容和升壓二極管，可由簡(jiǎn)單的外置電路構(gòu)成，因此元器件的布局布線較為容易。

富士通半導(dǎo)體的鋰離子電池充電控制芯片電壓精度可達(dá)±0.5%，在充分考慮安全余裕的基礎(chǔ)上，以額定最大電壓安全充電。此外，充電電壓和充電電流的初始設(shè)置無(wú)須外接電阻，從而削減了元器件的使用數(shù)量(BOM)。另外，富士通為其產(chǎn)品陣容增添了Nch/Nch同步整流型和Pch/Di非同步整流型兩種不同功能的產(chǎn)品供用戶選擇。

富士通微電子的MB39A132/MB39A134具有1個(gè)恒壓控制環(huán)路和2個(gè)恒流控制環(huán)路，可根據(jù)電池的殘壓自動(dòng)切換充電模式，對(duì)充電進(jìn)行控制。該系列產(chǎn)品還具備芯片待機(jī)時(shí)可獨(dú)立工作的ACOK功能，以及無(wú)需外接電阻對(duì)充電電流和電壓進(jìn)行設(shè)定的初始設(shè)置功能。

圖3 MB39A132的簡(jiǎn)單框圖(Nch/Nch)

圖4 MB39A134的簡(jiǎn)單框圖(Pch/Di)