本文主要討論兩種最常見(jiàn)的化學(xué)電池：鋰離子電池和鎳氫電池。通過(guò)本文的討論，能夠設(shè)計(jì)出一種混合信號(hào)通用電池充電器，這種充電器可對(duì)這兩種電池進(jìn)行充電。
電池充電的系統(tǒng)考慮
要快速可靠地完成電池充電，需要高性能的充電系統(tǒng)。以下系統(tǒng)參數(shù)是設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)可靠的解決方案所必須考慮的。
輸入源
許多應(yīng)用都采用廉價(jià)的墻式適配器作為輸入電源，這種適配器的輸出電壓高度依賴(lài)于變化較大的交流輸入電壓以及適配器負(fù)載電流。通過(guò)汽車(chē)適配器充電也面臨同樣的問(wèn)題。汽車(chē)適配器的輸出電壓范圍通常為9V"18V。
輸出電壓穩(wěn)壓精度
對(duì)于鋰離子電池，為使電池容量的利用率達(dá)到最大，輸出電壓穩(wěn)壓精度至關(guān)重要。輸出電壓精度的微小降低都會(huì)導(dǎo)致電池容量大幅度減少。當(dāng)然，出于安全以及可靠性方面的考慮，輸出電壓并不能無(wú)限度提高。圖1示意了輸出電壓穩(wěn)壓精度的重要性。
充電結(jié)束方法
無(wú)論是鋰離子電池還是鎳氫電池，過(guò)充都是致命的弱點(diǎn)。對(duì)于安全可靠的充電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精確的充電結(jié)束方法是非常關(guān)鍵的。
電池溫度監(jiān)控
可充電電池的充電溫度范圍通常在0°C"45°C之間，溫度超出此范圍時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行充電會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱。在充電過(guò)程中，電池內(nèi)部的壓力升高，因此，電池會(huì)膨脹，電池內(nèi)部的高溫和高壓會(huì)導(dǎo)致電池機(jī)械開(kāi)裂甚至爆炸，或者出現(xiàn)泄露。在0°C"45°C溫度范圍之外對(duì)電池進(jìn)行充電會(huì)損害電池性能，或者縮短其預(yù)期壽命。
電池放電電流或反向漏電流
在許多應(yīng)用中，即使輸入電源斷開(kāi)，充電系統(tǒng)仍然與電池相連，因此，充電系統(tǒng)必須保證此時(shí)電池的漏電流盡可能小。允許的最大漏電流應(yīng)當(dāng)小于幾個(gè)mA，比較理想的情況是低于1mA。
圖1 電池容量損失與充電電壓不足的關(guān)系
電池充電器設(shè)計(jì)
考慮到前面的系統(tǒng)因素，可以開(kāi)發(fā)出合適的充電管理系統(tǒng)。
線性解決方案
當(dāng)輸入源穩(wěn)壓良好時(shí)，可以采用線性充電解決方案。Microchip的MCP738xx 線性電池充電器系列就是一個(gè)線性充電解決方案的例子。在這些應(yīng)用中，線性解決方案提供了諸多優(yōu)點(diǎn)，如易于使用、尺寸小以及低成本。
開(kāi)關(guān)式充電解決方案
對(duì)于輸入電壓范圍較寬的情況，如無(wú)穩(wěn)壓的AC-DC墻式適配器或汽車(chē)DC輸入，開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器可以將電池充電器內(nèi)部的功率損耗降到合理的水平。
選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)和無(wú)源濾波元件的構(gòu)成。這種構(gòu)成的差異隨拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇而變化，從而要在復(fù)雜性、效率、噪聲以及輸出電壓范圍之間權(quán)衡。電源轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，但只有幾種適用于5W"50W范圍的電池充電器。
