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数码产品锂电池充电控制DC/DC转换器技术

2013-04-12 11:04
华静一
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  随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用,并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年,天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上,人们把锂离子电池也称为锂电池,现在锂离子电池已经成为了主流。

  锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生,使用以下反应:Li+MnO₂=LiMnO₂该反应为氧化还原反应,放电。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高,所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点,锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是,锂电池多数是二次电池,也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。

数码产品锂电池充电控制 DC/DC转换器技术

图1 充电控制芯片的主要功能

数码产品锂电池充电控制 DC/DC转换器技术

图2 充电特性实例

  笔记本电脑的电池驱动时间取决于充满电时的电池电压,若电池电压较高则驱动时间较长,因此尽可能以较高的电压完成充电为好。但为了安全地对锂离子电池充电,需要控制充电电压,使其不超过锂离子电池的容许电压值。设定充电电压时,既要考虑到电压精度,又要保持一定的余量,使其不超越安全的上限值。通常,充电设定电压±100mV的变动将引起电池容量±10%的变化。

  由于Nch/Nch同步整流型的同步部分采用了FET,因此,在输出电压比输入电压低的低Duty状态下工作时,效率也较高。恒定电流充电时,大电流容易使电脑机箱发热。非同步整流方式与同步整流方式相比由于没有升压电路,也无需CB电容和升压二极管,可由简单的外置电路构成,因此元器件的布局布线较为容易。

  富士通半导体的锂离子电池充电控制芯片电压精度可达±0.5%,在充分考虑安全余裕的基础上,以额定最大电压安全充电。此外,充电电压和充电电流的初始设置无须外接电阻,从而削减了元器件的使用数量(BOM)。

  MB39A132/MB39A134具有1个恒压控制环路和2个恒流控制环路,可根据电池的残压自动切换充电模式,对充电进行控制。该系列产品还具备芯片待机时可独立工作的ACOK功能,以及无需外接电阻对充电电流和电压进行设定的初始设置功能。

数码产品锂电池充电控制 DC/DC转换器技术

图3 MB39A132的简单框图(Nch/Nch)

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图4 MB39A134的简单框图(Pch/Di)
 

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