鋰離子（Li-ion）電池之父John B.Goodenough因其開(kāi)拓性工作于2019年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，從而成為年齡最大的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。如今，鋰離子電池已被用于人們生活的各個(gè)方面，它們讓電子設(shè)備變得更加輕巧耐用。例如，大多數(shù)手機(jī)都依靠鋰離子電池實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、便攜性和方便的充電。

因此，有效地對(duì)鋰離子電池充電以實(shí)現(xiàn)最大使用率，這一點(diǎn)非常重要。

如何給鋰離子電池充電

首先，讓我們分析一下鋰離子電池的充電過(guò)程。其充電過(guò)程可分為四個(gè)不同的階段：涓流電流充電、預(yù)充電、恒流充電和恒壓充電。圖1顯示了典型鋰離子電池的充電曲線。

看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，實(shí)際上在選擇電池充電解決方案時(shí)需要考慮很多參數(shù)。圖2顯示了選擇方案時(shí)的四個(gè)主要注意事項(xiàng)。

下面將詳細(xì)介紹這些注意事項(xiàng)：

拓?fù)?/h1>

電池充電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)輸入電壓范圍、電池配置、充電電流和其他系統(tǒng)級(jí)優(yōu)先級(jí)來(lái)選擇拓?fù)洌▍⒁?jiàn)圖3）。

例如，大多數(shù)便攜式設(shè)備都通過(guò)USB端口充電。USB有兩種主要類型：

• USB Type-A: 通常5V@1.5A最大，但可以支持快速充電和其他標(biāo)準(zhǔn)高達(dá)12V；

• USB Type-C: 5V@3A最大，但如果支持USB-PD，這可以增加到20V@5A

如果設(shè)備通過(guò)USB端口充電，則必須始終支持5V工作電壓。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于串聯(lián)電池（最大VBATT≥8.4V），請(qǐng)使用升壓或降壓-升壓拓?fù)?。如果設(shè)備不是通過(guò)USB端口充電，則建議采用降壓拓?fù)?，因?yàn)檩斎腚妷菏冀K超過(guò)電池電壓。

環(huán)路控制

電池管理IC的主要挑戰(zhàn)是具有多個(gè)控制環(huán)路。他們不僅要管理輸入電壓和電流，還必須管理系統(tǒng)功率、電池充電電流和電壓、電池溫度以及其他參數(shù)（參見(jiàn)圖4）。例如，系統(tǒng)經(jīng)常需要根據(jù)電池溫度來(lái)調(diào)節(jié)電池充電電流。

電源路徑管理

電源路徑管理控制環(huán)路根據(jù)輸入源的電流能力和系統(tǒng)負(fù)載的電流要求動(dòng)態(tài)調(diào)整電池充電電流。這樣可確保系統(tǒng)在使用過(guò)量電荷為電池充電時(shí)接收到所需的電流。

電池充電器根據(jù)其特性分為三種典型的架構(gòu)。

第一種為電源直供，架構(gòu)將電池直接連接到系統(tǒng)電源，它要求電池電壓達(dá)到最小系統(tǒng)電壓才能工作。

第二種稱為旁路模式，它采用外部開(kāi)關(guān)來(lái)管理電池充電和系統(tǒng)路徑。

第三種架構(gòu)為NVDC電源路徑管理。與前兩種架構(gòu)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)，因此更常用：

• 最小系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)使用低壓電池可瞬間啟動(dòng)

• 系統(tǒng)始終跟隨電池電壓，以減小系統(tǒng)各部件的電壓應(yīng)力。

• 當(dāng)輸入功率有限時(shí)，電池可以作為系統(tǒng)的補(bǔ)充。

• 系統(tǒng)可以從電池?cái)嚅_(kāi)，以支持運(yùn)輸模式

圖6顯示了NVDC充電器的充電曲線。

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