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如何正確選型鋰電池充電管理芯片？

發(fā)布時間：2024-06-17 18:13:33 瀏覽：277次

想要更好地使用鋰離子電池，更大地發(fā)揮它的作用，如何更高效更穩(wěn)定地為其充電變得尤為重要，該如何更好地給鋰離子電池充電呢？

首先讓我們來搞清楚鋰離子電池的充電過程：

下圖為典型鋰離子電池充電曲線：

其充電階段可分為如下5個階段：

涓流充電

預(yù)充電

恒流充電

恒壓充電

充電截止

針對每個不同的階段，通過分別對應(yīng)不同電壓的閾值來管理充電過程。

看起來好像并沒有那么復(fù)雜，可是鋰離子電池應(yīng)用如此之多，怎樣才能根據(jù)不同的應(yīng)用來選擇最佳的充電管理方案呢？

其實(shí)我們可以從這四個維度來考量和分析：

拓?fù)?/span>

大多數(shù)便攜式設(shè)備從USB端口充電，有以下幾種類型
a). USB-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
b). USB-C:
5V @ 3A最大，但如果USB-PD是支持的，這可以增加到20V @ 5A
如果設(shè)備通過USB充電，它必須始終支持5V操作，這意味著充電器IC拓?fù)浔仨毮軌蛑С诌@個操作。
a). 例如，對于2s電池(最大Vbatt >= 8.4V)，需要使用boost或buck-boost拓?fù)?/span>
b). 如果設(shè)備不從USB充電，那么幾乎總是一個降壓拓?fù)淇梢允褂?，因?yàn)檩斎腚妷簩⒖偸歉哂陔姵仉妷骸?/span>

環(huán)路控制

電池管理IC的一大難題就是其控制環(huán)路比較多，不僅要對輸入端進(jìn)行管理（輸入電壓和輸入電流調(diào)節(jié)），還要給系統(tǒng)端供電（對系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)），同時，還需要不停地監(jiān)控系統(tǒng)的溫度，以實(shí)現(xiàn)充電的性能和熱性能達(dá)到平衡。

路徑管理

充電管理IC不光光具有充電管理功能，還肩負(fù)著能量管理的任務(wù)。如何分配輸入端到電池到系統(tǒng)的能量，就涉及到路徑管理。

基于不同的連接方式，有三種路徑管理方法：

其中，第三種NVDC作為目前很流行的結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)有：

最小系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)使用低壓電池可瞬間啟動
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，電池可以作為系統(tǒng)的補(bǔ)充。
系統(tǒng)可以從電池?cái)嚅_，以支持運(yùn)輸模式

NVDC Charger充電曲線有個很重要的特征：具有窄的系統(tǒng)電壓。

當(dāng)電池電壓比較低的時候，會把系統(tǒng)調(diào)節(jié)到最低的工作點(diǎn)，然后使用Battery FET給電池進(jìn)行涓流/預(yù)充電，當(dāng)電池電壓高到一個閾值時，會把電池和系統(tǒng)接在一起，進(jìn)行快速充電，電池充滿后，系統(tǒng)會再高一點(diǎn)點(diǎn)，保證壓差。

因此，無論電池高還是低，系統(tǒng)總是有個最低的電壓，最高電壓也不會太高，會有個比較窄的系統(tǒng)電壓。