應(yīng)對(duì)電池管理的挑戰(zhàn)
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2004年5月B版
與某些只需簡(jiǎn)單的電流源即可完成再充電的電池不同,鋰離子電池有著特殊的需求,為滿足需要各半導(dǎo)體廠商推出了種類繁多的IC。半導(dǎo)體業(yè)界將這些產(chǎn)品歸入“電源管理”或“電池管理”一類。盡管電池看上去象簡(jiǎn)單的雙端器件,但用戶必須注意使用方法,才能從中汲取最大的電力。
在電池管理IC領(lǐng)域,每一家制造商在將功率從電源傳送給負(fù)載方面所采取的方法都不同,他們提供了大量的應(yīng)用信息,以方便工程師設(shè)計(jì)出電池管理電路。本文將集中討論充電問(wèn)題,關(guān)注如何管理幾種電源的供電并測(cè)量電池中的能量。
下面列出設(shè)計(jì)者希望電池管理IC具有的基本特性：
設(shè)計(jì)者希望通過(guò)外部元件及充電器IC對(duì)充電電流進(jìn)行編程設(shè)定或者通過(guò)一個(gè)連接到主控微處理器或微控制器的簡(jiǎn)單接口(如I2C)對(duì)其量值進(jìn)行編程設(shè)置。一個(gè)獨(dú)立的充電器不需要?jiǎng)討B(tài)編程能力,但若設(shè)計(jì)者計(jì)劃讓處理器控制充電操作,他們可能會(huì)希望實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的對(duì)電流進(jìn)行設(shè)置。
設(shè)計(jì)者需要選擇一個(gè)充電結(jié)束電流,以便讓電池管理IC明白電池何時(shí)已經(jīng)充滿。對(duì)于鋰離子電池而言,一般在電流大致下降到其正常值10％的時(shí)候停止充電。但設(shè)計(jì)者可以選擇,譬如說(shuō),電流下降到正常值的15％來(lái)作為停止充電的極限。他們可以通過(guò)調(diào)整連接到IC引腳上的外部元件的參數(shù)值或者通過(guò)到一個(gè)處理器的接口連接來(lái)調(diào)節(jié)這一設(shè)定點(diǎn)。設(shè)計(jì)者還希望能選擇不同的端電壓,如4.1V或4.2V,以照顧到不同化學(xué)原理的需要或者應(yīng)付來(lái)自不同供應(yīng)商的電池。
一路或多路充電狀態(tài)輸出可以指示充電循環(huán)進(jìn)行到何種程度。這些信息一般是通過(guò)LED來(lái)顯示的,而且LED還可以指示充電器的一些其他狀態(tài),如預(yù)充電、恒流、恒壓或者充電結(jié)束等。這些輸出還能根據(jù)情況向主控制器或者其他電路示警。可獲得的狀態(tài)指示功能取決于設(shè)計(jì)者選擇的IC型號(hào)。
設(shè)計(jì)者還必須考慮安全性,如果充電器IC過(guò)熱的話,它應(yīng)該能讓充電終止或者切斷到電池的連接。National Semiconductor公司的便攜式電源系統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主管Bruno Kranzen推薦在設(shè)計(jì)中加入看門狗定時(shí)器�！半娐凡粦�(yīng)當(dāng)試圖對(duì)一個(gè)有缺陷的電池?zé)o限期的充電下去,因?yàn)檫@樣做會(huì)損壞電池以及由其供電的系統(tǒng)。”
大多數(shù)鋰離子電池組件內(nèi)帶一個(gè)熱敏電阻,這樣當(dāng)電池過(guò)熱時(shí),相應(yīng)的管理IC可以中斷充電過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)電路試圖對(duì)電池進(jìn)行過(guò)充電或者將過(guò)大的電流灌入嚴(yán)重耗盡的電池時(shí),就會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)
