電池壽命無疑是目前許多便攜式電子產品中最重要的特性。雖然許多便攜式電子行業已經廣泛采用鋰離子電池，因為這種電池具有容量大、尺寸小、重量輕和可靠耐用的特點，但對電池充電器芯(xin)片還沒有(you)達成一個同樣統一的意見。作為(wei)控(kong)制(zhi)鋰離(li)子充電(dian)狀態(tai)的功率器件(jian)，電(dian)池(chi)充電(dian)器芯(xin)片在便攜式系統設計(ji)中扮演著重要的角(jiao)色。然而，設計(ji)師們還在使用著從較(jiao)老并(bing)且相對粗糙(cao)和低成本(ben)的充電(dian)器件(jian)、到較(jiao)新的更復雜芯(xin)片等各種各樣的器件(jian)，而后者集(ji)成了越來越復雜的智(zhi)能，可以延長電(dian)池(chi)壽命(ming)，保護被充電(dian)系統不受損害。

　　安全第一

　　便(bian)攜式(shi)系統設(she)計師面(mian)臨的(de)挑戰是(shi)：如何快(kuai)速(su)高效地對系統進(jin)行充電(dian)(dian)(dian)，同時不影響用(yong)戶(hu)安(an)全(quan)或損壞(huai)電(dian)(dian)(dian)池，并且(qie)要占用(yong)最少(shao)的(de)電(dian)(dian)(dian)路板面(mian)積(ji)。鋰離子充電(dian)(dian)(dian)器通常(chang)采用(yong)三種(zhong)充電(dian)(dian)(dian)模式(shi)來最大化充電(dian)(dian)(dian)效率(lv)并確保用(yong)戶(hu)安(an)全(quan)性。深度放電(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)池必須先用(yong)較小的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)進(jin)行逐步預(yu)充電(dian)(dian)(dian)，將電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)壓慢(man)慢(man)提升(sheng)到安(an)全(quan)閥值之上。

　　就拿工作(zuo)電(dian)(dian)(dian)壓范圍是(shi)(shi)2.8V到4.2V的單節鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)器來說，它通常會(hui)測量被充(chong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的電(dian)(dian)(dian)壓，當電(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)壓低(di)于3V時(shi)，它將進入預(yu)充(chong)或“慢(man)充(chong)”模式。慢(man)充(chong)模式可以在(zai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)內阻(zu)很低(di)時(shi)防止對電(dian)(dian)(dian)池(chi)高速充(chong)電(dian)(dian)(dian)，從而盡(jin)量減少發熱。一般(ban)預(yu)充(chong)期(qi)間(jian)的充(chong)電(dian)(dian)(dian)速率約是(shi)(shi)全速充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)的10%。

　　一旦電池達到最小電壓值，充電器就切換到恒流或快充模(mo)式(shi)，此(ci)時將(jiang)對電(dian)池(chi)(chi)全(quan)速(su)充電(dian)，直到電(dian)池(chi)(chi)達到接近滿充電(dian)壓(ya)(ya)的第(di)二個閥值。隨后充電(dian)器將(jiang)進入恒壓(ya)(ya)模(mo)式(shi)，此(ci)時電(dian)池(chi)(chi)電(dian)壓(ya)(ya)保持不(bu)變，從而(er)讓充電(dian)電(dian)流逐(zhu)漸停(ting)止。當充電(dian)電(dian)流小于預設的終(zhong)止閥值時，恒壓(ya)(ya)充電(dian)模(mo)式(shi)也就結束了(le)。

　　熱(re)管理(li)是電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)器設計師(shi)面臨的(de)(de)另一(yi)大挑戰。每個充(chong)電(dian)(dian)器芯片都會在充(chong)電(dian)(dian)過程中(zhong)經(jing)歷由(you)于(yu)散熱(re)引(yin)起的(de)(de)電(dian)(dian)壓下降。為了避(bi)免(mian)電(dian)(dian)池損(sun)壞(huai)或系(xi)統(tong)關斷，大多數充(chong)電(dian)(dian)器都集成了某(mou)種(zhong)形式的(de)(de)控制機制來(lai)(lai)管理(li)熱(re)量累積。較老的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)器芯片常采用“非彼即(ji)此”的(de)(de)方法(fa)來(lai)(lai)解決過熱(re)或過流(liu)(liu)問題――當(dang)熱(re)量達(da)(da)到(dao)預設的(de)(de)門限時它們將簡單(dan)地中(zhong)斷充(chong)電(dian)(dian)過程。較新的(de)(de)器件則采用更復雜的(de)(de)反(fan)饋(kui)技術(shu)連續監視裸(luo)片溫度，并(bing)以(yi)正比于(yu)環境溫度變化的(de)(de)速率動態或通(tong)過計算調整充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)。這(zhe)種(zhong)內(nei)置智(zhi)能(neng)允許當(dang)前的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)器芯片逐(zhu)漸減少充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，直到(dao)達(da)(da)到(dao)熱(re)平衡，裸(luo)片溫度停止上(shang)升。這(zhe)種(zhong)技術(shu)能(neng)讓充(chong)電(dian)(dian)器以(yi)最(zui)大可能(neng)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)對(dui)電(dian)(dian)池進行連續充(chong)電(dian)(dian)，同時不會導致系(xi)統(tong)關斷，從(cong)而縮短電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)時間。

　　MAX8804是美信(xin)集成產品公司去年7月份(fen)推出的(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)芯(xin)片，它采用(yong)了專(zhuan)門的(de)(de)(de)熱調(diao)整電(dian)(dian)路(lu)(lu)，可(ke)以在快速充(chong)電(dian)(dian)階段或(huo)系(xi)統處于高(gao)溫環(huan)境(jing)中限制裸片的(de)(de)(de)溫度。該(gai)充(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)耐受30V的(de)(de)(de)直流(liu)輸入電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，只占用(yong)6平(ping)方毫米的(de)(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)板面積。另外，像TI公司提供的(de)(de)(de)1A bq24060充(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)可(ke)提供熱過(guo)載保護功(gong)能，允許器(qi)(qi)件(jian)(jian)在環(huan)境(jing)溫度很高(gao)的(de)(de)(de)惡劣環(huan)境(jing)中連(lian)續運(yun)行，例如夏(xia)天(tian)的(de)(de)(de)汽車或(huo)不小心連(lian)接到具有(you)較高(gao)輸入電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)其它適配器(qi)(qi)。目前(qian)大多數較新的(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)(jian)一般還會增(zeng)加(jia)過(guo)壓(ya)(ya)保護機(ji)制。

　　多種電壓源

　　有個越來越常見(jian)的(de)要(yao)求是從不同電(dian)壓(ya)源(yuan)給電(dian)池充電(dian)，要(yao)點是在不使電(dian)壓(ya)源(yuan)過(guo)載(zai)的(de)情況(kuang)下提供(gong)這(zhe)個功(gong)能。可以通過(guo)在輸入(ru)條件改變時(shi)動態(tai)調整(zheng)充電(dian)電(dian)流實(shi)現(xian)這(zhe)一功(gong)能。

　　舉例來說，移(yi)動(dong)用戶經常(chang)沒(mei)有(you)時間(jian)去找(zhao)交流(liu)電插座來給他(ta)們的(de)(de)設備充電，相(xiang)反(fan)，他(ta)們希望通過(guo)大多數電子設備上(shang)都有(you)的(de)(de)眾(zhong)多USB端(duan)(duan)口(kou)來給他(ta)們的(de)(de)電池(chi)充電，包括(kuo)其它(ta)電池(chi)供(gong)電的(de)(de)設備，如筆記(ji)本電腦。因此，目前(qian)市場上(shang)的(de)(de)許多充電器(qi)芯片支持(chi)從交流(liu)和USB輸入口(kou)給單節鋰電池(chi)充電。此時的(de)(de)挑戰(zhan)是補(bu)償USB端(duan)(duan)口(kou)提(ti)供(gong)的(de)(de)不斷變化的(de)(de)功率(lv)電平。隨著負載(zai)的(de)(de)變化，系統必須控制恒定的(de)(de)充電電流(liu)值(zhi)以確保USB端(duan)(duan)口(kou)的(de)(de)正常(chang)操(cao)作。

　　一(yi)些充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)芯片利用(yong)簡單的(de)(de)雙重方(fang)(fang)法支持(chi)USB操作(zuo)，該方(fang)(fang)法使用(yong)兩個預(yu)設的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)值(通常是500mA和100mA)來支持(chi)USB端(duan)(duan)口(kou)允許(xu)的(de)(de)最大電(dian)(dian)流(liu)或必要時的(de)(de)最小電(dian)(dian)流(liu)以確保(bao)端(duan)(duan)口(kou)的(de)(de)完整性。通常這要求接口(kou)邏輯(ji)嵌(qian)入在充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)芯片中，以便系統微控制(zhi)器(qi)能(neng)夠連續讀取USB端(duan)(duan)口(kou)的(de)(de)狀態，并指(zhi)示充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)從一(yi)個充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)切換(huan)到另(ling)一(yi)個充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)。

　　最近，有些充(chong)(chong)(chong)電器(qi)(qi)芯(xin)片(pian)(pian)制造(zao)商已經開發出能夠自動檢測USB端(duan)口的可用功率(lv)、并據此調(diao)整(zheng)充(chong)(chong)(chong)電電流來最大化充(chong)(chong)(chong)電效率(lv)的芯(xin)片(pian)(pian)。另(ling)外，許(xu)多充(chong)(chong)(chong)電器(qi)(qi)芯(xin)片(pian)(pian)不需要用戶(hu)干涉，就能夠自動檢測電源|穩壓器(qi)(qi)|穩壓器(qi)(qi)類型(xing)并調(diao)整(zheng)它們的充(chong)(chong)(chong)電過程。

　　當凌力爾特公(gong)司的(de)LTC4075充(chong)電(dian)器芯(xin)片檢測到輸入(ru)端電(dian)源時，它能自動(dong)選擇(ze)合適的(de)電(dian)源進行(xing)充(chong)電(dian)，同時不需要外(wai)接MOSFET、檢測電(dian)阻(zu)或阻(zu)流二(er)極(ji)管(guan)。Microchip Technology公(gong)司提供的(de)MCP73837也能提供類似自動(dong)的(de)電(dian)源選擇(ze)功能。

　　采用雙節電池

　　隨著便攜式系統設計復雜性的提高，它們使用的子系統、顯示器和處理器的數量與類型也越來越多，單節鋰離子電池已經無法滿足系統需要。因此，一些便攜式媒體播放器、高性能SLR型數碼相機和GPS導航系統都開始采用串聯的兩節鋰離子電池供電。這些便攜式產品一般要求輸入在8.4V和8.8V之間進行充電。設計師以前都是使用分立器件實現這種設計，但支持這個要求的新一代充電器芯片已經開始上市。

　　具有(you)(you)代(dai)表性的(de)例(li)子(zi)是AT3663，這是Advanced Analogic Technologies公(gong)司(AnalogicTech)提供的(de)1A線性電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器系列芯片的(de)第一個產品，可以(yi)(yi)用來給最多(duo)兩節串聯(lian)的(de)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。AT3663采(cai)(cai)用該制造(zao)商的(de)專有(you)(you)模塊化BCD工(gong)藝技術(shu)制造(zao)。這種工(gong)藝集成了完全隔離的(de)CMOS和高(gao)速互補雙極晶(jing)體管以(yi)(yi)及30V DMOS功(gong)率器件，沒(mei)有(you)(you)采(cai)(cai)用復雜而且昂貴的(de)外延附(fu)生或高(gao)溫擴散技術(shu)。

　　上述新工藝允許AAT3663支持從4V到(dao)13.2V的輸入電壓(ya)，因此設計師可以自由使用(yong)較低(di)成本的非穩壓(ya)適配器。