便攜式電子裝置電池的充電管理

摘要：結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹了幾種充電電池的不同特性，及BQ2000充電管理芯片的應(yīng)用以及使用中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：充電電池；充電管理；集成電路BQ2000

Management of Chargeable Batteries for Portable Electronic Devices

WU Zhan-xian

Abstract:The different property of some chargeable batteries,the applications of IC BQ2000 for management of chargeable batteries,and the key point in use are introduced by applied examples.

Keywords:Chargeable battery; Management of chargeable batteries; IC BQ2000

1 引言

隨著科技的進(jìn)步，個(gè)人電子裝置正日新月異、突飛猛進(jìn)地向前發(fā)展。手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式裝置己越來(lái)越變成人們生活的必需品。便攜式裝置配備的現(xiàn)代化學(xué)電池對(duì)充電管理要求是比較嚴(yán)格的。如果能從充電控制、安全、體積及成本諸方面考慮，為這些現(xiàn)代化學(xué)電池提供優(yōu)質(zhì)的充電管理，對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)，比使用一次性電池更為方便，又能降低使用成本；對(duì)制造商來(lái)說(shuō)，也能增加自己的競(jìng)爭(zhēng)力。

本文以TI公司研制的多化學(xué)結(jié)構(gòu)電池充電管理集成電路BQ2000為例，探討便攜式電子裝置配備的電池充電控制的最新技術(shù)。

2 便攜式裝置可充電電池及其充電技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)在應(yīng)用的可充電電池有多種多樣，其中鎳鎘(Ni-Cd)、鎳金屬氫(Ni-MH)和鋰離子(Li-Ion)電池是其中的三大競(jìng)爭(zhēng)者，表1列出了它們各自的特點(diǎn)。

表1 3種 可 充 電 電 池 的 特 性 比 較

從表1可看出，Ni-Cd電池的能量密度最低，而Li-Ion電池能量密度最高。就成本而言，Ni-MH電池居于其余兩者之間，由于Ni-MH電池近幾年來(lái)性能有長(zhǎng)足的改進(jìn)，因而需要較高能量密度的場(chǎng)合，Ni-MH電池具有較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。

便攜式裝置的制造商利用各種電池的不同特性來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的產(chǎn)品性能和成本目標(biāo)，以便在市場(chǎng)上較好地定位和區(qū)分他們的產(chǎn)品。這些電池不同的性價(jià)比也使得制造商為同產(chǎn)品提供多種電池組選擇，使消費(fèi)者可根據(jù)自身的需要來(lái)選擇適合的電池。這樣一來(lái)電池多樣化的局面便形成了，而各種充電裝置也必須支持多種化學(xué)電池的充電方法。

圍繞電池充電這一問(wèn)題，人們想了不少辦法，各種充電控制方法應(yīng)運(yùn)而生。以前，一般都是采用一些常用的集成電路和分立電子元器件搭構(gòu)成具有一定功能的裝置，對(duì)充電電壓或充電電流加以控制。

對(duì)于現(xiàn)代Ni-Cd、Ni-MH及Li-Ion電池的再充電，其典型的控制方法是用一個(gè)具有模/數(shù)變換的微處理器，不同的開(kāi)關(guān)變換器充電控制電路及帶溫度補(bǔ)償?shù)牟煌碾妷夯鶞?zhǔn)，加上有關(guān)鎳基和鋰基化學(xué)的相應(yīng)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)預(yù)充電判定、狀態(tài)處理、充電計(jì)算和維護(hù)充電的技術(shù)來(lái)進(jìn)行。完成這樣的充電控制，成本是比較昂貴的，工藝也比較復(fù)雜，充電器體積相對(duì)來(lái)說(shuō)也較大。為了降低成本，縮小體積，減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，BENCHMARK公司（已被TI收購(gòu)）研制了一種全集成且能為多種化學(xué)結(jié)構(gòu)電池充電進(jìn)行管理的，半導(dǎo)體集成電路BQ2000。

3 BQ2000簡(jiǎn)介

BQ2000是一種8腳開(kāi)關(guān)型充電控制集成電路，適用于多種化學(xué)結(jié)構(gòu)電池的充電管理，能實(shí)現(xiàn)高精度充電控制。它簡(jiǎn)化了LiIon、NiCd和NiMH電池的充電過(guò)程，把必要的功率轉(zhuǎn)換和多種化學(xué)結(jié)構(gòu)電池的充電控制算法及其它許多現(xiàn)代化學(xué)電池充電需要的功能電路制作到同一塊半導(dǎo)體集成電路芯片上。

其主要特點(diǎn)如下：

——可對(duì)鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池進(jìn)行安全充電管理；

——高頻開(kāi)關(guān)模式控制器使得充電效率可達(dá)90％以上；

——可防止對(duì)電池組的過(guò)充電和欠充電；

——初充電模式可檢測(cè)電池短路、損壞以及電池過(guò)熱；

——快速充電結(jié)束方式，對(duì)鎳基電池可選擇為峰值電壓（PVD）和最長(zhǎng)時(shí)間關(guān)斷模式，對(duì)鋰電池可選擇為最小電流和最長(zhǎng)時(shí)間關(guān)斷模式；

——可編程的涓流充電方式，使嚴(yán)重虧電電池得以恢復(fù)，并有過(guò)充維護(hù)功能；

——補(bǔ)足充電模式可使鎳氫電池達(dá)到最大容量；

——電池組放入與取出檢測(cè)；

——低功耗的休眠方式。

圖1是BQ2000的管腳排列圖，而圖2則是其簡(jiǎn)略功能方框圖。

圖1 BQ2000管 腳 排 列 圖

圖2 BQ2000功 能 方 框 圖

各管腳功能如下:

腳1（SNS） 充電電流檢測(cè)輸入端（此端口利用與電池組相串聯(lián)的檢測(cè)電阻上的電壓來(lái)限制充電電流）。

腳2（Vss） 電源地。

腳3（LED） 充電狀態(tài)輸出端。用一只外接發(fā)光二極管的亮、暗及閃爍來(lái)顯示不同的充電狀態(tài)。

腳4（BAT） 電池電壓的輸入端。由一個(gè)加在充電電池兩端的電阻分壓器，產(chǎn)生此電池的電壓檢測(cè)輸入信號(hào)。

腳5（Ts） 溫度檢測(cè)輸入端。是充電電池組溫度檢測(cè)電路的輸入，它由外接電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻組成，用于設(shè)定高低溫度的閾值。

腳6（RC） 定時(shí)器的程序輸入。在充電循環(huán)中，RC輸入為最大充電時(shí)間，對(duì)關(guān)斷周期和涓流充電率進(jìn)行編程，且可控制有無(wú)補(bǔ)足充電模式。

腳7（Vcc） 芯片電源引入引腳。

腳8（MOD） 充電控制輸出端。用來(lái)控制電池的充電電流。