電池充電器IC的改進(jìn)使移動(dòng)手機功能的同步快速增長(cháng)

　　今天是一個(gè)全球無(wú)線(xiàn)互聯(lián)的時(shí)代，幾乎沒(méi)有什么比保持智能手機或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設備的充電那么重要。不斷改善的便攜式和手持式設備擴展的功能帶給電池充電器集成電路(IC)設計人員一個(gè)嚴峻的挑戰。高分辨率屏幕和更大的存儲能力結合電池所具備的新功能，都需要電池充電器技術(shù)不僅更高效，還要能夠管理電源分配。

　　功耗的優(yōu)化可以延長(cháng)電池壽命，這一直是手持式電源管理的動(dòng)力。但是，當把手持式設備的充電器插座插進(jìn)墻壁時(shí)，怎樣的改變才是這些設備期望的效率呢?最新一代設備的設計采用了高效率的開(kāi)關(guān)充電器，以取代傳統的線(xiàn)性充電器。當對電池充電時(shí)，現在客戶(hù)不斷要求更短的充電時(shí)間。使用開(kāi)關(guān)充電器解決方案可以比傳統的線(xiàn)性充電器有更高的效率，此外，一個(gè)重要優(yōu)勢是能夠提高由電源提供的充電電流。在USB端口斷電時(shí)，可用的電流可能被限制在不到500mA，這個(gè)優(yōu)勢尤其重要。充電電流越高，充電時(shí)間就越短，因此可以滿(mǎn)足客戶(hù)的期望。

　　現在，大多數手持式設備都采用了兩種電池充電器，一種是線(xiàn)性充電器，另一種是開(kāi)關(guān)裝置。線(xiàn)性充電器已有較長(cháng)的歷史。這類(lèi)充電器通常具備一個(gè)比較有效的、簡(jiǎn)單的方法為便攜式設備充電，噪聲最小，又沒(méi)有很多外部元件。但是，便攜式設備已變得越來(lái)越復雜，增加了很多新的功能，所以需要更高的電池容量。很明顯，如果用戶(hù)想要在使用設備的同時(shí)給充電，由于功耗的緣故，線(xiàn)性充電器存在著(zhù)一些弊端。在使用的同時(shí)充電所產(chǎn)生的熱量可能損壞系統或電池。這不是一個(gè)好現象。

　　另一種選擇是開(kāi)關(guān)裝置或開(kāi)關(guān)模式電池充電器IC，它可以為電池提供更高水平的電流，而需要盡可能少的電力。從過(guò)往的經(jīng)驗看，這類(lèi)IC曾經(jīng)存在一些噪聲問(wèn)題。此外，前幾代的一些開(kāi)關(guān)式裝置還需要更多的外部元件。

　　然而，開(kāi)關(guān)式電池拓撲結構的優(yōu)勢也是顯而易見(jiàn)。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(shí)間。這些裝置還能利用較高的輸入電壓充電，可以使用成本較低的非穩壓適配器。這類(lèi)裝置可以提高來(lái)自限流電流源的充電電流。

　　在輕負載運行時(shí)，開(kāi)關(guān)充電器通常會(huì )產(chǎn)生噪聲，特別是在預處理過(guò)程中。隨著(zhù)電流的減少，許多開(kāi)關(guān)充電器可進(jìn)入眾所周知的脈沖省略(pulse skipping)運行。在脈沖省略中，PWM頻率變?yōu)楫惒?。目前開(kāi)發(fā)的電池充電器IC可提供高充電電流，對使用開(kāi)關(guān)充電器的系統的熱影響也最小，然后可以在低電流充電模式下切換到線(xiàn)性充電器，以盡量減少噪聲。這種類(lèi)型的線(xiàn)性模式的PWM開(kāi)關(guān)模式充電器有了長(cháng)足的發(fā)展，可以在全恒流(快速充電)率下實(shí)現高效率。開(kāi)關(guān)充電器可以利用PWM開(kāi)關(guān)穩壓器控制高達2A的大恒流充電。它可以自動(dòng)切換到線(xiàn)性模式，對電池進(jìn)行預處理，并接近恒壓減流充電(taper charge)模式的目標，從而降低噪聲，并利用開(kāi)關(guān)模式加快充電。一旦充電電流值低于300mA，線(xiàn)性模式即完全取消，同時(shí)限制開(kāi)關(guān)轉換器產(chǎn)生的噪聲。