充電器IC概述
ChargerICs Suit Various Batteries and Applications
便攜式電子產(chǎn)品的神速發(fā)展,促使電池的品種增加及性能提高,并且使不可充電的一次性電池或可充電的電池的產(chǎn)量大增。目前可充電的電池主要有三類：鋰離子電池及鋰聚合物電池;鎳鎘電池及鎳氫電池;鉛酸電池。鉛酸電池主要應用于逆變器、不間斷電源、汽車、摩托車及助動電動車籌。近年來不斷有新型鉛酸電池面世,產(chǎn)量也增加不少。
---由于各種化學成份的充電電池的容量不同(用mAh或Ah表示)、輸出電壓不同、充電過程要求不同,需要不同的充電器來滿足其不同的要求。因此各半導體廠商開發(fā)出多種充電器IC,一些大的半導體廠商生產(chǎn)的充電器IC有幾十種之多,每年還不斷地推出各種新型充電器IC以滿足市場的需要。本文對充電器要求、發(fā)展及一些典型的充電器IC做簡要介紹。
對充電器的要求
---對充電器主要要求是安全、快速、充滿、效率高,其次要求成本低、使用方便、體積小及重量輕。
● 安全
---充電電池的使用過程是一個化學能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓^程,則充電過程是一個電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的過程。充電時能量轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生熱,使電池的溫度上升。若電池內(nèi)部有質(zhì)量問題或充電電流過大使電池溫度達到50℃后仍不及時終止充電,則溫度上升到一定值時會引起電池爆炸。因此,在大電流充電的場合,充電器要有檢測電池溫度的電路及溫升速度(ΔT/Δt)電路,若電池達到某一設定溫度或溫升速度時,會自動終止充電,防止出現(xiàn)不安全情況;為了安全,充電器還設有充電定時器。
---另外,安全指的是充電電池在充電過程中不出現(xiàn)過充電(超過電池的最大充電電壓),過充會損害電池,影響電池使用壽命。另一點是能檢測過放電電池,并用小電流預充電,到一定電壓后再用大電流充電,保證安全充電。
● 快速
---使用充電器的人總是希望能快速充好電池。一般用充電率C來表示充電速度,充電率C=充電電流/電池容量。
---例如,電池的容量為1000mAh,若充電流為500mA,則C=1/2。充電率越大則充電電流越大,充電時間也越短,一般C為1～3。為滿足快速充電,有時充電電流會高達4A～6A,個別的可達8A(LTC1960)�？焖俪潆妼Π踩砸笤絿栏�,則充電器IC越復雜。
● 充滿
---充滿指的是充電結(jié)束時,電池充到最大的容量。這要求充電器能精確地檢測終止充電的方法,如鎳鎘電池用-Δ檢測法,鎳氫電池用Δ≈0檢測法等。
● 效率高
---充電器可看作一個特殊的電源,因此它同樣有效率問題。目前充電器IC內(nèi)有兩種電源：線性及開關(guān)型(DC/DC變換器)。線性電源充電效率低,所以只用于充電電流小于1A的場合,大于1A充電電流時一般采用開關(guān)型DC/DC變換器,其效率比線性充電方案高得多,并且由于開關(guān)管功耗小,散熱也很少。
---從發(fā)展趨勢來看,為簡化充電器結(jié)構(gòu),在充電電流在1A以下時,常采用插頭式電源(AC/DC適配器)供電或采用USB端口供電,使充電器可做得很小,甚至于可做到產(chǎn)品中。
