電池充電新方法――USB

　　終止檢測在充電速率大于C/3時(shí)要比低充電速率時(shí)容易得多。溫度上升速率大約為1°C/分鐘，-ΔV響應也比低充電速率時(shí)更明顯?？斐浣Y束后，建議以更小的電流再充一段時(shí)間，以徹底充足電池（補足充電）。補足充電階段結束后，采用C/20或者C/30的涓充電流來(lái)補償自放電效應，使電池維持在充滿(mǎn)狀態(tài)。圖3所示為采用DS2712 NiMH充電器對NiMH電池（事先已充了一部分電）進(jìn)行充電的電池電壓曲線(xiàn)。在該圖中，上面一條曲線(xiàn)的數據在充電電流正在灌入電池時(shí)獲得，下面那條曲線(xiàn)的數據在切斷電流時(shí)測得。在DS2712中，該電壓差被用來(lái)區分NiMH電池和堿性電池。如果檢測到堿性電池，則DS2712不會(huì )對它進(jìn)行充電。

圖3. 采用DS2712充電控制器對NiMH電池充電

　　2.3 開(kāi)關(guān)與線(xiàn)性

　　USB 2.0規范允許低功率端口提供最大100mA電流，大功率端口提供最大500mA電流。如果采用線(xiàn)性調整器件來(lái)調節電池充電電流，這也就是最大可提供的充電電流。線(xiàn)性調整器件（圖4）的功耗為P = VQ x IBATT。這會(huì )造成調整管發(fā)熱，可能需要安裝散熱器，以防止過(guò)熱。

圖4. 功耗等于電池充電電流乘以調整管兩端的電壓

　　對應5V標稱(chēng)輸入電壓，調整器件消耗的功率與電池類(lèi)型、數量和電池電壓有關(guān)。

圖5. 采用5.0V電壓的USB端口對NiMH電池充電時(shí)，線(xiàn)性調整器件的功耗

　　標稱(chēng)輸入電壓為5.0V時(shí)，線(xiàn)性USB充電器對NiMH電池充電的功耗計算結果如圖5所示。對單節電池充電時(shí)，線(xiàn)性充電器的效率僅為30%；對兩節電池充電時(shí)，效率為60%。用500mA電流對單節電池充電時(shí)，功耗會(huì )高達2W。這樣的功耗通常需要加散熱器。功耗為2W時(shí)，熱阻為+20°C/W的散熱器在+25°C環(huán)境溫度下會(huì )被加熱至大約+65°C，要得到滿(mǎn)額性能，還需要有流動(dòng)空氣來(lái)協(xié)助其散熱。處于空氣靜止的封閉空間內，溫度會(huì )更高。

　　采用基于開(kāi)關(guān)調節器的充電器可解決多個(gè)問(wèn)題。首先，與線(xiàn)性充電器相比，能夠以更快的速率、更大的電流對電池進(jìn)行充電（圖6）。由于功耗較低、發(fā)熱較少，熱管理方面的問(wèn)題也減少了。同時(shí)，由于運行溫度降低，充電器更加可靠。

圖6. 對單節NiMH電池充電時(shí)，線(xiàn)性充電器和開(kāi)關(guān)充電器的充電時(shí)間不同

　　圖6中的計算結果基于以下條件和假設得到：采用高功率USB口最大允許電流（500mA）的大約90%充電；開(kāi)關(guān)調節器采用非同步整流的buck轉換器，具有77%效率。