針對手機應用改良電池充電IC

　　我們現(xiàn)在處于一個全球無線互聯(lián)的時代，幾乎沒有什么比時刻保持手機或移動上網(wǎng)設備處于通電狀態(tài)來的重要。隨著便攜式和手持式設備上的功能不斷擴展，電池充電器IC的設計人員也面臨嚴峻的考驗。高分辨率屏幕，更大的存儲能力以及設備上的新功能都增加了電池的負荷，這不僅僅需要更好的電池充電技術，而且還需具備高效的電源管理能力。

　　降低功耗以延長電池壽命，這一直是手持式電源管理的源動力。然而，現(xiàn)在消費者對充電器的充電效率也有所期待，希望能夠縮短設備的充電時間，新一代的充電器設計采用開關充電器替代傳統(tǒng)的線形充電器，除了提供傳統(tǒng)線形充電器所擁有的高效率之外，最大的優(yōu)勢就是能提高由電源提供的充電電流。當USB端口斷電時，可用的電流被限制在可能不到500mA，而此時，這個優(yōu)勢就顯得尤為重要。更高的電流意味著更短的充電時間，這完全符合消費者的需求。

　　現(xiàn)在，大多數(shù)手持式設備都采用了兩種電池充電器，一種是線性充電器，另一種是開關充電器。線性充電器已有較長的歷史，充電方式比較簡單有效，噪聲很小，且沒有太多外部元件。但是，隨著便攜式設備越來越復雜，新功能層出不窮，高容量電池的需求就更加強烈。線形充電器的缺點是功耗太大，特別是在設備邊充電邊使用的時候尤為明顯，此時產生的熱量可能損壞系統(tǒng)或電池。

　　可供選擇的有開關充電器或開關模式電池充電器IC，它可以使用盡可能少的電量，為電池提供更高的電流。從過往經(jīng)驗來看，這類IC一般會存在一些噪聲問題。此外，前幾代的開關式充電器還需要一些外部元件。

　　然而，開關式電池拓撲結構的優(yōu)勢也是顯而易見。這些優(yōu)勢包括更高的效率和更低的功耗，還有更短的充電時間。此類裝置還能利用較高的輸入電壓充電，使用成本較低的非穩(wěn)壓適配器。還可以提高來自限流電流源的充電電流。

　　開關充電器通常在輕負載運行時會產生噪聲，特別是在預處理過程中。隨著噪聲的減少，開關充電器會進入脈沖跳躍（pulse skipping）模式運行。在脈沖跳躍模式中，PWM頻率異步變化。目前開發(fā)的電池充電器IC，可以在使用開關充電器時提供高充電電流，且對系統(tǒng)的熱影響非常小，而在低電流充電模式下切換到線性充電器，以減少噪聲。這種可提供線性模式的PWM開關模式充電器可以在全恒流（快速充電）條件下實現(xiàn)高效率。開關充電器可利用PWM開關穩(wěn)壓器控制高達2A的恒流充電。當電池處于預處理過程以及恒壓尖峰（taper）充電模式快結束時，設備會自動轉換到線形模式，以降低噪聲，并利用開關模式加快充電。一旦充電電流值低于300mA，線性模式會完全啟動，開關轉換器產生的噪聲就會消除。

　　但是，現(xiàn)在充電技術有了進一步的發(fā)展。例如，一種用于新型手持式設備的單節(jié)鋰離子/聚合物電池充電器解決方案，它的充電電流高達1A，具備先進的電充滿顯示功能，可以實現(xiàn)全程充電系統(tǒng)監(jiān)控。符合USB標準的100mA/500mA充電電流設置有助于實現(xiàn)可編程預充電和快速充電。許多產品還具備電池溫度監(jiān)測功能，以確保安全充電。

　　Intersil等公司正在開發(fā)新一代充電器IC技術。這些完全集成的解決方案非常適合緊湊型應用，還能為高功率應用提供充電控制功能。目前，充電電壓精度能達到0.5%，較前幾年的1%有很大改善。開關頻率可達3MHz，而且新型開關充電器可提供高達2A的充電電流，最新的一個應用實例是ISL9220，它適用于一節(jié)和兩節(jié)鋰離子電池應用。

　　另外，新設計還可以限制泄漏，目前在沒有加上輸入功率時，典型的泄漏電流已低于0.5uA。而且這些改進還可以用于更小的封裝，如4mm×4mm QFN或2mm×2mm CSP，以節(jié)省手持式設備的設計空間。

　　最新的電池充電器IC還能夠監(jiān)視輸入電壓、電池電壓和充電電流。當三個參數(shù)中任意一個超出特定限額時，該IC就會關閉內部N溝道MOSFET，使充電系統(tǒng)停止對電池充電。利用這些重要的器件可以靈活地提高效率，這對持續(xù)增長、功能不斷擴充的移動、手持式產品是至關重要的。