用充電IC實(shí)現手機快速充電

　　那么，Q3的16mΩ是怎么實(shí)現的?如果看芯片的設計，芯片是在SiO2基板上面做的很多流程。一般MOS管在芯片里占的面積是最大的，眾所周知，面積越大電阻越小，電流是垂直穿過(guò)去的。要想實(shí)現16mΩ，必須要加大MOS管的面積，這樣成本也會(huì )相應增加。關(guān)鍵在于MaxCharge bq2589x突破了很多設計限制，進(jìn)行了優(yōu)化(比如把數字部分縮小一點(diǎn))，使之與之前的芯片(bq2419x)管腳兼容。

　　在散熱方面，MaxCharge也有一些封裝講究：芯片采用QFN(四方扁平無(wú)引線(xiàn))封裝，特點(diǎn)是QFN封裝下面有Power Pad(焊盤(pán))。在bq2419x系列之前，手機上的Charger IC最初是集成在PMU里的，采用BGA或CSP封裝，等到不得不把Charge分出來(lái)的時(shí)候，Charger IC也為了節省空間，都用BGA封裝。BGA封裝，即把晶圓上切割下來(lái)的die(芯片)的反面Pad上裝上焊球，即die本身就是封裝，是最省空間的。MaxCharge之所以采用QFN封裝，主要考慮散熱，由于QFN封裝下面有Power pad，因此封裝比BGA大一些，需要焊接在整個(gè)電路板上，熱是分散的，不是濃縮在一點(diǎn)的。當然，如果電池小的話(huà)，也沒(méi)有必要用大封裝快充，也就不需要QFN。

7 快充對電池的壽命影響

　　兩年前TI推出了MaxLife，是為了在快速充電情況下兼顧電池的充電壽命。對于任何一個(gè)電芯來(lái)說(shuō)，只要用大電流之后一定會(huì )讓壽命減少。比如電芯本來(lái)有500個(gè)循環(huán)，用大電流之后，它就只有450個(gè)循環(huán)。今天的電池技術(shù)已經(jīng)能做到相當多的循環(huán)次數，就算用1.5C充電，也能做幾百個(gè)Cycle(循環(huán))以上。

　　MaxLife實(shí)質(zhì)上是電量計，利用MaxLife技術(shù)實(shí)時(shí)監控電芯老化特性，具體地，是用電量計控制Charge，Charge初始情況下設置1.5C，但發(fā)現電池老化很快的時(shí)候可能會(huì )把1.5C降下來(lái)。

　　但有些場(chǎng)合不需要MaxLife。例如大平板，平板4000、5000mAh的都有，即要用大電流，就算已經(jīng)到了3A還不會(huì )損壞電池的壽命，還小于0.7C，這樣的用戶(hù)沒(méi)必要用MaxLife技術(shù)。

8 快充適配器

　　目前的快充是統一的接口，能否快充取決于所用的適配器技術(shù)。市場(chǎng)上通用適配技術(shù)做不了快充，因為功率限制。適配器必須有升壓功能才行，即適配器必須有握手的條件。

9 無(wú)線(xiàn)充電可以快充嗎?

　　無(wú)線(xiàn)充電能夠做到快充，只不過(guò)是個(gè)系統設計問(wèn)題。

　　無(wú)線(xiàn)充電的快充，首先一定是高壓快充(一定不會(huì )是5V的)，因為無(wú)線(xiàn)充電的效率要求更加嚴苛。因無(wú)線(xiàn)充電損耗要比有線(xiàn)充電大一些，因此整個(gè)線(xiàn)圈損耗要降低，輸出要想降低，無(wú)線(xiàn)輸出電壓一點(diǎn)要高過(guò)5V才能做到更高效的充電。TI去年年末推出了10W的無(wú)線(xiàn)充電——今天最好的適配器也就10W而已?，F在iPad2、3也就是5V/1A的充電。

10 IR補償

　　高充電電流將在充電路徑寄生電阻和內部電池阻抗上引起電壓降。較高的阻抗將導致充電過(guò)早地進(jìn)入了恒定電壓模式，從而使得充電時(shí)間延長(cháng)。IR補償把充電器端子電壓增至高于電池調節電壓(高出的幅度為I x R 壓降)，以使充電器能夠在恒定電流模式中停留足夠長(cháng)的時(shí)間，由此實(shí)現快速充電。

　　具體如圖5所示，整個(gè)曲線(xiàn)包含的面積單位是mA×h(時(shí)間)，即電池的容量，如果電池電壓剛開(kāi)始掉下來(lái)時(shí)就停止充電，那么電池容量就很小，其實(shí)還有一小半的容量沒(méi)有充滿(mǎn)。所以，業(yè)界經(jīng)常談?wù)摰?0%、30%的問(wèn)題，就是花70%的時(shí)間充30%的電量，原因是進(jìn)入到了恒壓區;花30%的時(shí)間充70%的電量指的是在恒流區，橫流區面積很大。最后想真正充滿(mǎn)還是需要時(shí)間的。除了提升電流之外，綠色線(xiàn)(細線(xiàn))比紅色線(xiàn)充得更快，這是由于MaxCharge使用IR補償技術(shù)，讓電池充電過(guò)程更多處于大電流恒流區，縮短它的充電時(shí)間，所以恒壓區就縮短了。僅通過(guò)這一項技術(shù)，就能實(shí)現17%的時(shí)間縮短。

　　究其原因，理想情況下電流是大電容的，用恒流的話(huà)，充到4.2V就可以停止了，因為已經(jīng)充飽了，這是電容的充電。電池是電容+電阻的等效電路，由于電池里內阻的存在，并且電阻在外部也有，所以，充電就不是理想的過(guò)程，可以看到既有恒流區又有恒壓區，IR補償的任務(wù)是延長(cháng)恒壓區，減少恒流區。

11 電池部門(mén)的人員組成

　　電池部門(mén)也是研發(fā)人員聚集的重地。以TI公司為例，其BMS部門(mén)由七八十名電池專(zhuān)家組成，其中包含化學(xué)家和芯片設計人員，他們擁有鋰電池管理、充電創(chuàng )新的經(jīng)驗。(注：本文主要根據TI公司BMS部的文思華博士的講演整理，未經(jīng)講演者確認。)

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