跟着手持设备事务的不断发展，对电池充电器的要求也不断添加。要为完成这项作业而挑选正确的集成电路 (IC)，咱们有必要权衡几个要素。在开端规划曾经，咱们有必要考虑比方解决方案规范、USB规范、充电速率和本钱等要素。有必要将这些要素依照重要程度顺次摆放，然后挑选相应的充电器IC。本文中，咱们将介绍不同的充电拓扑结构，并研讨电池充电器IC的一些特性。此外，咱们还将探讨一个运用和现有的解决方案。
锂离子电池充电周期
锂离子电池要求专门的充电周期，以完成安全充电并最大化电池运用时间。电池充电分两个阶段：安稳电流 (CC) 和安稳电压 (CV)。电池位于彻底充溢电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC办法下，电流经过稳压达到两个值之一。假定电池电压非常低，则充电电流下降至预充电电平，以习惯电池并避免电池损坏。该阈值因电池化学特点而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池运用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐步减少，一同对电池电压进行稳压以避免过充电。在这种办法下，电池充电时电流逐步减少，一同电池阻抗下降。假定电流降至预订电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。咱们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池运用寿数。图1 以图形办法阐清楚典型的充电周期。
线性解决方案与开关办法解决方案比照
将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、功率、解决方案本钱和电磁干扰 (EMI) 辐射方面各有优缺陷。咱们下面介绍这两种拓扑结构的各种利益和一些折中办法。
一般来说，电感开关是取得最高功率的最佳挑选。运用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 办法下时，电流反响电路控制占空比。电池电压检测反响电路控制CV 办法下的占空比。依据特性集的不同，可能会呈现其他一些控制环路。咱们将在后面详细评论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多运用而言，经过挑选一种将开关组件和整流器都嵌入到IC 中的器材，能够缩小解决方案的规范。依据不同的负载，这些电路的典型功率为80% 到96%。开关转换器因其电感规范一般会要求更多的空间，一同也更加名贵。开关转换器还会引起电感EMI 辐射，以及开关带来的输出端噪声。
线性充电器经过下降旁路组件的输入电压，下降DC 电压。这样做的好处是解决方案只要求三个组件：旁路组件和输入/输出电容。比较电感开关，线性压降稳压器 (LDO) 一般为一款低本钱的解决方案，且噪声更低。经过稳压旁路组件的电阻来束缚进入电池的电流，然后对充电电流进行控制。电流反响一般来自充电器IC 的输入。对电池电压进行检测，以供给CV 反响。改动旁路组件的电阻，来保持进入IC 输入端的安稳电流或许安稳电池电压。器材的输入电流等于负载电流。这就是说解决方案的功率等于输出电压与输入电压的比。LDO 解决方案的缺陷是高输入输出电压比时(即低电量情况)功率较低。全部功率都被旁路组件消耗，其意味着LDO 并非那些输入输出差较大的高充电电流运用的抱负挑选。这些高功耗运用要求散热，然后添加了解决方案的规范。
功耗及温升核算
其间，η为充电器的功率，而POUT = VOUT × IOUT。运用热阻，能够核算得到功耗带来的温升。每种运用的热阻都不同，其取决于电路板布局、气流和封装等具体参数。咱们应该针对终端运用电路板对热阻建模。请记住，产品阐明书中定义的ΘJA 并非这种运用中热阻的恰当表明办法。
应该运用什么样的拓扑？
您需要研讨的第一个参数是充电电流。关于一些小型运用来说，例如：充电电流介于25Ma 到150mA 之间的蓝牙TM耳机等，最佳解决方案简直都是线性充电器。这些运用一般都具有非常小的体积，无法为开关的更多组件供给额外空间。别的，因为其非常低的功耗要求，功耗带来的温升能够忽略不计。关于手机运用来说，充电电流一般在350-700mA 规划以内。在这种规划中，很多时分线性解决方案依然非常有用。因为它们一般都为低本钱手机，其本钱压力更大，因而线性充电器便成为一种抱负的解决方案。智能手机运用的电池体积较大，且充电电流需求大于1.5A，这时运用开关解决方案则更加合理。1.5A 电流条件下，温升会非常大。例如，运用一个线性充电器经过5V 适配器对一块3.6V 电池充电时，功率为72%。首要，这个功率听起来如同不太坏。假定您从功耗的视点来看它，这种运用要消耗约2W。在一个热阻 (ΘJA) 为40°C/W 的运用中，芯片温度上升80°C。在40°C 环境温度下，电路板温度会上升至120°C，其对手持设备来说是不可接受的。在极低电池电压(即3 V)下，这一问题甚至会变得极点严峻。相同3V 条件下，温度升至120°C。让咱们来看相同条件下的开关解决方案，运用一个单体电池IC 充电器时，功率上升至约85%。运用一块3.6V 电池时，功耗低于1W，然后带来40°C 的温升。3V 时这种改进更加显着。假定3V 输出时的功率为80%，则功耗低于800 mW，因而温升会更低(约32°C)。这些智能手机的体积一般能够容许稍大一点的解决方案，而且能够接受开关办法解决方案相关的稍稍本钱添加。
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