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文档简介
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Optimizingpowerconsumptiontoprolongbatterylifehasalwaysbeenadrivingforceinhandheldpowermanagement.Howeverwhatischangingaretheefficiencyexpectationsforcharginghandhelddeviceswhentheyarepluggedintothewall.Thelatestgenerationsofdevicedesignsareusinghigh-efficiencyswitchingchargersinplaceoftraditionallinearchargers.Customerstodaycontinuetodemandshorterchargecycleswhenchargingtheirbattery.Besidehigherefficiencywithrespecttotheconventionallinearchargers,oneofthegreatadvantagesofusingswitchingchargerssolutionisthecapabilitytoboostthechargecurrentfromwhatsuppliedbythesource.ThisisespeciallyimportantwhenpoweringoffofaUSBportwherethecurrentavailablemightbelimitedtolessthan500mA.Higherchargecurrentsequatetoshorterchargecyclesthussatisfyingcustomerexpectations.Therearetwokindsofbatterychargersusedinmosthandheldsnow–linearchargersandswitchingdevices.Linearchargershavealongerhistory.Theyhavetypicallyprovidedarelativelyefficient,simplewaytochargeportabledevices,creatingminimalnoisewithoutmanyexternalcomponents.Butasportabledevicesbecomemorecomplexandaddlayersofnewfeatures,theyneedhigherbatterycapacity.Linearchargerspresentliabilitiesduetopowerdissipation,whichbecomeclearifauserwantstochargeadevicewhileusingatthesametime.Theheatgeneratedwhilesimultaneouslyusingandchargingcandamagethesystemorbattery.Notagoodoutcome.
Thealternativeisaswitchingdevice,orswitchmodebatterychargerIC,thatcandeliverhighercurrentlevelstoabatterywhilerequiringaslittlepoweraspossible.Historically,therehavebeensomenoiseissueswiththesekindsofICs.Inaddition,someearlygenerationsofswitchmodedeviceshaverequiredseveralexternalcomponents.
However,thebenefitsoftheswitchedmodebatterytopologyareclear.Theyincludehigherefficiencyandlowerpowerdissipation,alongwithfastchargingcycles.Thesedevicesalsoarecapableofchargingfromhigherinputvoltages,whichallowstheuseoflowercostunregulatedadapters.Theycanincreasethechargingcurrentfromcurrentrestrictedsources.
Thenoisefromswitchingchargersusuallycomesduringlightloadoperation,particularlyduringpreconditioning.Asitdecreases,manyswitchingchargersmoveintoanoperationknownaspulseskipping.Inpulseskipping,thePWMfrequencychangesasynchronously.TherehavebeenbatterychargerICsdevelopedthatsupplyhighchargecurrentwithminimalthermalimpacttothesystemusingaswitchingcharger,thenswitchintoalinearchargerduringlowcurrentchargingmodestominimizenoise.ThistypeofPWMswitchmodechargerwithalinearmodehasbeenagooddevelopment,providinghighefficiencyatthefullconstantcurrent(fastcharge)rate.Theswitchingchargercontrolslargeconstantcurrentcharge(upto2A)withaPWMswitchingregulator.Itautomaticallymovestolinearmodewhilethebatteryispreconditioningandneartheendofconstantvoltagetaperchargemode,whichlowersthenoisewhiletheswitchmodespeedsupcharging.Oncethechargecurrentleveldipsbelow300mA,thelinearmodekicksincompletelyandnoisegeneratedbytheswitchingconverteriseliminated.Butnowtherearefurtheradvances.Forexample,anidealsolutionfornewhandheldsisacompletechargerforsinglecellLi+/Polymerbatterieswithupto1Achargecurrentandadvancedindicationcapabilitiesforfullchargesystemmonitoring.USBCompliant100mA/500mAchargecurrentsettingsarebeneficialasareprogrammablepre-chargeandfastcharge.Manyproductsalsoincludebatterytemperaturemonitoring,whichensuressafecharging.
CompaniessuchasIntersilareleadingthedevelopmenteffortfornewgenerationsofchargerICs.Thesefullyintegratedsolutionsservecompactapplicationsandprovidechargecontrollersforhigherpowerapplications.Chargevoltageaccuracyisnowat0.5percent,animprovementoverjustafewyearsago,whenanaccuracyratingof1percentwasconsideredgood.Switchingfrequenciesareupto3MHzandnewswitchingchargersnowprovideupto2Achargecurrent,withonerecentexamplebeingtheISL9220,whichissuitableforboth1and2cellsLiIonapplications.Inaddition,newdesignsrestrictleakage--thereisnolessthan0.5uAtypicalleakagecurrentoffthebatterywhennoinputpowerisattached.Theseimprovementsalsohavebecomeavailableinsmallerandsmallerpackages,suchas4x4mmQFNsor2x2mmCSPs,whichsaverealestateinspace-constrainedhandheldequipment.
ThelatestbatterychargerICsalsoareabletomonitortheinputvoltage,thebatteryvoltage,andthechargecurrent.Whenanyofthethreeparametersexceedsspecificlimits,theICturnsoffaninternalN-channelMOSFETtoremovethepowerfromthechargingsystemtothebattery.Thiskindofflexibleefficiencyisanotheroftheimprovementsnowavailableintheseimportantdevices,whicharevitaltothecontinuinggrowthandfeaturesetexpansionofmobile,handheldproducts.【作者】Marino,Giampaolo;Schmitz,Tamara
【刊名】ElectronicComponentNews
【出版日期】2021
【卷号】Vol.54
【期号】No.1
【页码】16货DE恋SI株GN廊A劲ND抽I寺MP翅LE丹ME工NT悉AT于IO贵N嘴OF煮A下M聚IC麦RO扒CO殊MP竞UT构ER省8宏05梁1类SY妥ST准EM果P苹OW群ER机ED四B框Y袄DU袜AL雪B棵AT甲TE抵RI苏ES足C摸HA括RG论ED亚B冰Y唱SO刑LA警R电CE丧LL涂S绍Ab姜st怀ra芦ct白Si盲ng剧le龟-c您hi馅p醋mi境cr呀oc颤om颤pu宽te辰r月sy奶st遣em纷s痕ar引e肤be杜co招mi鹊ng伙i呈nc志re宽as舞in日gl捉y包po混pu镇la摊r民in剪c傻ur朱re羽nt业c牙on先tr虹ol荣a肢nd户i熄nf醒or翻ma疏ti凝on业a思pp责li揉ca欢ti毕on绕s.弦H蜻ow短ev避er扑,盒du挪e金to笛t名he开ir穴b鸽at快te程ry浓e辅ne口rg炮y蠢li船mi袖ta虫ti战on缠s,市t诉he垦se共s通ys屯te有ms隙h租av括e门a透ve凑ry任r山es茫tr永ic衔te田d赵op滨er撤at言io航n贼ti翼me锁o柜r穗re旬ch碌ar精ge刷c笼yc芬le凑i溪f牲a持si私ng砍le千r弱ec蚕ha毒rg劣ea萄bl筑e酬ba瞧tt煎er派y电su触pp舰li抬es历t革he倾ir边p沈ow桌er携.弟We久p草ro蛋po弦se餐a鄙d项es口ig私n血an林d迷im冻pl附em东en块ta它ti甩on遮f裤or柏t蛾he胀s妄of迈tw妈ar罢e卧an修d检ha肃rd跌wa派re蕉o睛f急a垂mi践cr缝oc跌om羡pu果te治r点80龙51替s剃ys饿te暂m对po剩we唯re庙d周by更a锤d德ua场l护re锤ch展ar邻ge呢ab谈le饿b沿at宏te锈ry滴t碍ha画t模is链c抬ha村rg菠ed绩b些y劲so帖la史r言ce氧ll墓s.购F订ro麦m馋a弹fe剩as爬ib距il犁it甜y亚an双al仓ys旬is御o金f亚th秩e璃qu育eu赠ei壮ng搭m恩od贡el蹦f菊or厕t渣he熄s毙to跑ch苹as注ti裕c胡ch雄ar话gi建ng登a返nd现d他is捏ch豪ar挪gi掠ng茫p梅ro至ce层ss球o轧f察th含e进du狭al嚷b围at刘te悦ry拳s元ys锄te弟m,办d狮ue痕t般o奖th施e妹ra灾nd藏om刺c呆ha念ra系ct晌er歪is创ti些cs糟o塘f淹we锣at蓝he遍r光co背nd劈it驴io疏ns梨a渴nd钻u绕se胃rs嫂'洗op墙er塘at黑io教na嚷l斤be骄ha辣vi椅o治r,预w咽e驳co他nf触ir秋m财th桐at闷t百he烈a详ve唇ra艰ge她o疫pe省ra塌ti愿on扫t涨im予e弹fo摧r姥th刊is屡m助od城el太c弓an荒b住e廊mu满ch朵l港on拢ge匪r谎th减an折t恒ha峰t指of砍a愿s烟in魄gl挂e术re换ch肿ar今ge同ab逝le消b尖at泻te要ry吵p霜ow蜓er舒s率up毛pl筹y.独T目he权e蝴xp宫er参im忍en伞ta赌l准re泻su斗lt躺s差of丛o严ur盯d缎es密ig矩n因al旷so膨s迟ho雅w墓ap嚷pr劝ox粱im王at名el尸y俭th姐e拾sa淹me乒r捧es愿ul取ts跟a寻s备ou娃r霉mo瘦de含l.柏W驳it像h舒a壤tw密o-恒th奉ir暴ds腊u沙ti病li歪za婶ti米on凯r异at安io帜,繁we村c激an炎o母bt玉ai屡n胆an历a威ve好ra喘ge索o驾pe拖ra弹ti呀on希t赤im败e征fo钢ur宵t降im吃es迎a淋s款lo慌ng辟i流n套th昆eo宣re罗ti翅ca抄l架re乔su毛lt咏s,厌a支nd嘴t金hr薯ee绘a金nd花h桌al们f马ti确me祖s谨as些l释on阳g靠in删e立xp巡er离im忆en奏ta真l搂re吸su稍lt说s具th松an汽w万it撇h间a割si咬ng息le训r说ec属ha薯rg虹ea稿bl们e名ba机tt勒er各y成po振we解r挡su斤pp免ly宗.感In查a与dd且it讯io芽n,阴t轧he勾t司ec僵hn娘ol轿og叛y稻tr越en填d笛sh虫ow界s户th需at酱t根he摄p兵ow午er淡c参on胁su剂mp潜ti校on遣r贩at拴e兔fo稿r身a臂ty甚pi活ca锣l缴mi骑cr燃oc撞om坛pu稠te霸r冶sy割st么em摊i良s苏de滚cr庙ea仁si版ng折a烤nd缺t腐he令p悉ow涨er宪g竟en属er搭at夸io怒n伍ef枝fi非ci岂en最cy壁f触or脑t告yp京ic升al拥s选ol营ar时c该el立ls沉i乒s句in街cr吗ea棵si辞ng切.敬He渐nc盟e,恭s牵ol库ar毛c罢el苹ls啦a务s梨th范e讲po险we灰r设ch钓ar驶gi种ng摩s愚ou览rc洁es扣f观or扩a铸m粘ic鼠ro概co经mp示ut咬er霜8济05尤1鲁sy俯st馋em浊s沉up购pl伙ie搂d宫by阻a怖d箱ua滋l啄re门ch孝ar撤ge奖ab替le这b慎at炕te叹ry穴c盐an廉b梯e雹fe鄙as秃ib座le啊i饺n融th滔e彼ne涛ar政f哈ut疾ur惕e.烫Ov池er索t蜂he冈p饮as岛t民fe重w兼ye近ar拴s,役竟mi激cr这oc爷om芹pu扑te测r创sy廊st章e峡m迈de管si后gn新r历es细ea纵rc映he裕rs算h终av虹e握be逃en钳w籍or抛ki搭ng芹w激it热h标di私ff夸er碍en哀t侍le榜ve塑ls咐o番f仙lo扇w岸-贫po剖w条er科t跟ec假hn胳ol窗og滤y.闻睬In嫂t喊er宫ms早o僻f解sy镰st猾e券m,隔美ci捕rc垮ui服ts殿,先寨an规d兽de某vi妖ce拌p捎ow仓er惯s箱av奴in隐g,勾贪th刷e糖re馋su捡lt告s隶sh叛ow蒜t扯ha立t龟ev庙er翼y腐ye终ar京f豆ro钱m准19握92之t彻o罩19软97挥t半he投a扒ve工ra亦ge颤p身ow抗er饱c朝on蝶su躺mp通ti爆on宪o鼻f暴a框mi臭cr践oc窑om始pu辈te孕r密co迈mp礼ut无er角d葬ec纤re滴as裂ed呜m吹or艘e荣th等an喇2盒0%世,a帆nd该f悉ro诵m吸19佩98梨t悦o乏20紫01临i储t邪de爽cr贤ea米se姿d答by蹄1偿0%茄.R季ed策uc须in逃g辽po乌we唱r戏co赠ns深um勾pt政io熔n茫is棋i镜mp高or捕ta发nt馋b国ec旁au础se累o指f滚it张s靠po行te始nt绕ia缎l后to小e哨xt观en辅d并th做e矩re觉ch己ar萌ge受p齐er皂io片d亏of奉p齿or鞋ta侨bl脾e愁i丧n颠fo子rm寿at萌io羡n宫ap吹pl抓ic袖at再io杠ns悬.衡故Th甩e坡lo格ng缩er漫t崭he检b笋at钻te模ry夸o馅pe谣ra抚ti贪on用t萌im叶e睛be戴fo认re译a历r博ec窄ha始rg别e崇is忍n臂ee用de刻d,援屡th差e庸mo反re打c誉on屠ve拘ni友en环t束it栏i牲s劈fo追r膜mo融bi考le幸u穴se悼rs层t俱o幻op胸er勺at裕e背a马p瓶or嗽ta刚bl较e壳mi筒cr甜oc纽om功pu税te沾r篮sy廊st国e歌m.退Ev弄en勿tu筐al汗ly心,三查th兰e头po折we双r船co州ns黎um屯pt喝io芦n谊of赚a耗s岔in克gl锤e-执ch寸ip啄m惑ic手ro摆co粪mp跨u杯te沉r洁sy背st贴e骗m时wi猜ll宜b底e拿sm赵al蜘l科en惠ou僵gh共t值o枣be浑s咸up绍pl洋ie叶d通or济r容ec姐ha惠rg房ed摆b猪y祝ot此he架r勉po吗we四r烦so劣ur塔ce协s.昂包On到e殿of诚t棚he细p种ro买po触se桥d迫po也we腾r跌so理ur怒ce页s翻is川m蓄ec斯ha贷ni赞ca斩l刺vi疗br扮at栋io苦n.狭算Am聚on虾g拦ot林he婶rs杆,谊润we玻p料re农vi些ou野sl韵y响pr渡op脸os圆ed房s伏ol世ar描c氧el掀ls贯t记ha列t生ca挠n雷be毕u庙se呆d完as狂p俗ow脖er类s弟up颠pl灾y幻so著ur览ce柿s.敲另Al罚th始ou您gh叹c桌ur彩re谋nt赤m污c-雕Si六s蒙ol介ar买c躺el袋l耳po矛we酒r间ge紫ne径ra摧ti架on筒e欢ff尖ic境ie沙nc碎y速is商n初ot舌h画ig乌h伐en颤ou私gh仓,首田th涉ei泼r闲ef卧fi钥ci圣en巡cy软i架nc丑re阵as芹ed坚f然ro品m罪14电.2鼓%搅to冶1层6.愧8%鱼fr析om戏1测99担0爷to功1排99争7.登Th独is切i驰mp狗ro春ve数me尺nt榜c迅an核r眼ed雕uc石e贷th掘e悦ga坑p花be桑tw织ee塑n气th圣e鹊ch赔ar悠gi丽ng祖a互nd郑d端is伶ch午ar肝gi鸽ng貌r罚at辆e写of隐t汽he剥p拖ow宝er梯s那up斗pl挂y旦of齿a盐m才ic凳ro扰co式mp豆ut稼er菌乎sy宪st流em奔,哥将so士t券he旬p朽ro旗ba趁bi凡li紫ty劳o倍f阅p己o岛we业r既ex慈ha伶us腾ti腰on候w榨it熔hi宰n运a净ce家rt检ai段n秋op板er彼at裹io接na顿l秒ti呀me仔i现s苦re额du薯ce钥d慢ea贿ch隶y亮ea数r.京To葱p留ro队lo爆ng蚁t承he符b趟at膝te扭ry昨o锯pe擦ra胃ti正on斜t洞im狼e森be柄fo夸re博r翻ec届ha咽rg醒in遣g,恐跃in森t去hi吸s抽ar窃ti晌cl沉e南we扒p卡re胁se夕nt津t博he航s喝of行tw援ar尽e扇an史d复ha锡rd底wa艰re漆m舍od嗽ul蚀e幻fo娇r筛a脱si炭ng廊le编-c冻hi欠p弹mi剧cr馆oc锅om犬pu急te次r毁80石51回s暮ys漆te客m炼wi菜th附a讽d亮ua遭l孟ba秆tt尾er删y王ch你ar甩ge翅d捕by煤s乘ol愿ar室c望el患ls迟.舅劈Ba系se么d遗on番i遗ts否d浴es熊ig散n休an吐d采im航pl印em浴en狐ta己ti婶on丑,绑th虚is史w什or驴k工al培so纸p铺re鹊se梨nt辆s陶th灭e馒es没ti杂ma纱ti挠on权f典or焰p盘ow欧er夸e粱xh盐au株st蜻io悉n育pr茫ob泼ab蹄il箱it溜y艳an关d必th伴e膜ex桌pe贴ri袍me老nt良al乏m瞒ea运su刃re彼me雅nt背f朵or切o姿pe唤ra烘ti把on建t彻im透e缠th宋at姜d滋ep瓣en停ds友o至n努th眉e务po碧we迟r忽ge虏ne幸ra攀ti鸣on拘e溉ff防ic曾ie子nc锻y怀of泪s检ol翼ar仇c鉴el盗ls进a旬nd克t辫he愉p镰ow台er涂c佳on辈su泡mp编ti庙on笼r随at耽e够of狠a瓶m疯ic黎ro脂co封mp属ut慈er臣.度In醉a烛dd仔it御io既n传,播筋du祥e罪to扛t赖he薄o急ve拍rl醋ap饭pi爪ng够o团f挺th时e认ch厦ar税gi破ng犬a堆nd专t寒he永d讯is匙ch膝ar胳gi赠ng势p正er茫io耽d,宪伏if三t高he哀r势at辰io诱b畜et消we床en暴t小he温c咬ha桂rg舰in宗g鼠an土d庸di拜sc嘴ha祥rg弯in准g宇ra运te允i膝s圆tw姥o蠢th庸ir辩ds算,猾th掩en红t爽he轿o绸pe旨ra嚷ti盆on舱t淘im触e争ca萌n寨po膊te俯nt茶ia玩ll闻y叼be猴p抹ro您lo元ng港ed纵f堡ou递r惠ti莫me惯s领in悄c条om珠pa态ri胆so南n氏wi广th孔a秒s港in畅gl坏e仇re佳ch森ar秃ge或ab恭le钟b啦at桃te冬ry邮.昨Th辞e剥re育st按o逆f房th剪is晌i括s凯or照ga存ni坏ze丢d甚a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