充电器IC概述
ChargerICs Suit Various Batteries and Applications
便携式电子产品的神速发展,促使电池的品种增加及性能提高,并且使不可充电的一次性电池或可充电的电池的产量大增。目前可充电的电池主要有三类：锂离子电池及锂聚合物电池;镍镉电池及镍氢电池;铅酸电池。铅酸电池主要应用于逆变器、不间断电源、汽车、摩托车及助动电动车筹。近年来不断有新型铅酸电池面世,产量也增加不少。
---由于各种化学成份的充电电池的容量不同(用mAh或Ah表示)、输出电压不同、充电过程要求不同,需要不同的充电器来满足其不同的要求。因此各半导体厂商开发出多种充电器IC,一些大的半导体厂商生产的充电器IC有几十种之多,每年还不断地推出各种新型充电器IC以满足市场的需要。本文对充电器要求、发展及一些典型的充电器IC做简要介绍。
对充电器的要求
---对充电器主要要求是安全、快速、充满、效率高,其次要求成本低、使用方便、体积小及重量轻。
● 安全
---充电电池的使用过程是一个化学能量转变为电能过程,则充电过程是一个电能转变为化学能的过程。充电时能量转换会产生热,使电池的温度上升。若电池内部有质量问题或充电电流过大使电池温度达到50℃后仍不及时终止充电,则温度上升到一定值时会引起电池爆炸。因此,在大电流充电的场合,充电器要有检测电池温度的电路及温升速度(ΔT/Δt)电路,若电池达到某一设定温度或温升速度时,会自动终止充电,防止出现不安全情况;为了安全,充电器还设有充电定时器。
---另外,安全指的是充电电池在充电过程中不出现过充电(超过电池的最大充电电压),过充会损害电池,影响电池使用寿命。另一点是能检测过放电电池,并用小电流预充电,到一定电压后再用大电流充电,保证安全充电。
● 快速
---使用充电器的人总是希望能快速充好电池。一般用充电率C来表示充电速度,充电率C=充电电流/电池容量。
---例如,电池的容量为1000mAh,若充电流为500mA,则C=1/2。充电率越大则充电电流越大,充电时间也越短,一般C为1～3。为满足快速充电,有时充电电流会高达4A～6A,个别的可达8A(LTC1960)。快速充电对安全性要求越严格,则充电器IC越复杂。
● 充满
---充满指的是充电结束时,电池充到最大的容量。这要求充电器能精确地检测终止充电的方法,如镍镉电池用-Δ检测法,镍氢电池用Δ≈0检测法等。
● 效率高
---充电器可看作一个特殊的电源,因此它同样有效率问题。目前充电器IC内有两种电源：线性及开关型(DC/DC变换器)。线性电源充电效率低,所以只用于充电电流小于1A的场合,大于1A充电电流时一般采用开关型DC/DC变换器,其效率比线性充电方案高得多,并且由于开关管功耗小,散热也很少。
---从发展趋势来看,为简化充电器结构,在充电电流在1A以下时,常采用插头式电源(AC/DC适配器)供电或采用USB端口供电,使充电器可做得很小,甚至于可做到产品中。
