应对电池管理的挑战
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2004年5月B版
与某些只需简单的电流源即可完成再充电的电池不同,锂离子电池有着特殊的需求,为满足需要各半导体厂商推出了种类繁多的IC。半导体业界将这些产品归入“电源管理”或“电池管理”一类。尽管电池看上去象简单的双端器件,但用户必须注意使用方法,才能从中汲取最大的电力。
在电池管理IC领域,每一家制造商在将功率从电源传送给负载方面所采取的方法都不同,他们提供了大量的应用信息,以方便工程师设计出电池管理电路。本文将集中讨论充电问题,关注如何管理几种电源的供电并测量电池中的能量。
下面列出设计者希望电池管理IC具有的基本特性：
设计者希望通过外部元件及充电器IC对充电电流进行编程设定或者通过一个连接到主控微处理器或微控制器的简单接口(如I2C)对其量值进行编程设置。一个独立的充电器不需要动态编程能力,但若设计者计划让处理器控制充电操作,他们可能会希望实时动态的对电流进行设置。
设计者需要选择一个充电结束电流,以便让电池管理IC明白电池何时已经充满。对于锂离子电池而言,一般在电流大致下降到其正常值10％的时候停止充电。但设计者可以选择,譬如说,电流下降到正常值的15％来作为停止充电的极限。他们可以通过调整连接到IC引脚上的外部元件的参数值或者通过到一个处理器的接口连接来调节这一设定点。设计者还希望能选择不同的端电压,如4.1V或4.2V,以照顾到不同化学原理的需要或者应付来自不同供应商的电池。
一路或多路充电状态输出可以指示充电循环进行到何种程度。这些信息一般是通过LED来显示的,而且LED还可以指示充电器的一些其他状态,如预充电、恒流、恒压或者充电结束等。这些输出还能根据情况向主控制器或者其他电路示警。可获得的状态指示功能取决于设计者选择的IC型号。
设计者还必须考虑安全性,如果充电器IC过热的话,它应该能让充电终止或者切断到电池的连接。National Semiconductor公司的便携式电源系统产品开发主管Bruno Kranzen推荐在设计中加入看门狗定时器。“电路不应当试图对一个有缺陷的电池无限期的充电下去,因为这样做会损坏电池以及由其供电的系统。”
大多数锂离子电池组件内带一个热敏电阻,这样当电池过热时,相应的管理IC可以中断充电过程。举例来说,当电路试图对电池进行过充电或者将过大的电流灌入严重耗尽的电池时,就会出现过热现
