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精确的恒流调节有助于提升快速充电

2017年07月13日 15:44 次阅读

电池供电设备是我们日常生活的重要组成部分,这些设备的充电负担比以往任何时候都更加受到重视。在过去几年中,出现了许多解决充电时间较长的新方法,使用户能够在几分钟内完成充电而不再是几个小时。

本文将重点讲述快速充电的趋势,以及在充电设备使用快速、安全、高性价比的解决方案更快速充电时,精确恒定电流(CC)调节起到的重要作用。

电池在充电时通常经历两个阶段:恒定电流(CC)和恒定电压(CV)。图1所示为4.2V锂离子(Li-ion)电池的典型充电曲线。当大部分能量从充电器传输到电池时,CC大致用于充电的前67%时间。在剩余充电时间的最后33%内,则是恒定电压,以充分充电并保持电充满。考虑到放电电流,并保持电池电压完全充电,一些充电器在CV期间泵送小电流(也称为涓流充电)。电池完全充电所需的时间取决于其容量和最大允许充电电流,是电池化学和环境温度的函数。例如,如果您有一个容量为3000mAh,充电率为0.8C的锂离子电池(其中C表示在一小时内为电池充电所需的电流,这是电池制造商建议延长电池寿命的默认电量),电池需要两到三个小时才能完全充满电。

图1:典型的锂离子电池充电曲线

后一段描述了一种典型的充电方案,握手次数不多,充电率正常。最新推出的方法是通过在CC阶段向电池提供更多能量以最大化充电时间。这些方法使用专利充电算法或采用主流标准,比如USB供电可编程电源(PPS)标准。壁式充电器和设备都可进行连续握手,智能传达电池的需求并使充电效率最大化。

两种主要的快速充电方式分别是高电压和低电流(传统方法)、高电流和低电压(新主流趋势)。第一种方法使用现有的充电线,并将电流限制在约2A,同时将电压提高到15V。该方法的问题是设备侧电压转换阶段的散热高,从而导致电池寿命缩短,可转移到电池的最大允许能量减小。

第二种方法使用接近电池电压的电压,以及可以直接流向电池的较高电流。这种方法通常被称为直充或闪充。该方法允许在较低温度下实现更高的充电率,因为器件侧无电压转换。然而,闪充需要特殊的充电线来实现更高的电流流动。这个想法是尝试以尽可能接近最大允许速率的速率对电池充电,以最小化充电时间。

考虑到闪充的冷却器温度曲线;它越来越受欢迎,大多数现有标准都采用它。图2所示为闪充系统的高级框图。

图2:闪充解决方案的高级框图

如图2所示,精确的电流控制回路是必要的,用以实现更快的充电时间,并可在其它模块(电池充电器和燃油表已使用类似模块)之上添加额外保护层。虽然您可以集成电流检测功能,但是很难匹配达到专用电流检测解决方案使用小分流电阻最大限度减少了散热而提供的精度水平,也很难匹配达到监控高边电流的能力。

TI提供各种适用于闪充的专用电流传感器。这些解决方案包括INA210系列,其可在较宽的动态范围内提供极好的精度;INA199具有精度和成本的绝佳组合;和新型INA181系列,它在带宽、精度和价格方面提供最佳价值。在这个应用中,INA181较宽的350kHz闭环带宽使得能够检测到CC信号的快速波纹——出于电池保护和安全的需要,它所包含的信息可用于最大化CC,并通过最小化保护带来实现。

图3所示为从壁式充电器的输出看到的典型闪充信号。

图3:闪充电流曲线示例

总而言之,当今快速充电方法的主要局限是散热靠近电池,这限制了所能传送的最大允许能量,从而限制了充电时间最小化。此外,高温有引起安全问题和电池寿命降低的担忧。闪充发展潜力很大,因为它允许在相对较冷的温度下进行高水平的能量传递,同时最大化充电效率并最小化充电时间。实现这种高效率需要精确的电流控制回路,这通过专用电流传感器更好地实现。

其他信息

· 了解有关TI的电流检测放大器产品组合的更多信息。

· 开始使用电流检测放大器视频培训系列。

· 阅读这些TI技术说明:

· “开关电源中的电流模式控制”。

· “用于电流检测的外部电流检测放大器与集成板载放大器”。

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Dialog快速充电技术首度商用 支援华为专属协...

Dialog的Rapid Charge技术助力华...

支持快速充电器协议(FCP)的芯片组采用了Dialog SmartDefender™技术,成功运用到...

发表于 2015-08-04 09:18 407次阅读
Dialog的Rapid Charge技术助力华...

电动汽车快充接口三大标准盘点

目前,在全球范围内,跨国车企在电动汽车快速充电标准上主要划分为三大阵营。

发表于 2015-06-25 09:05 2678次阅读
电动汽车快充接口三大标准盘点

三星的无线充电很牛吗?尿液充电你听说过没有

千奇百怪的充电技术。

发表于 2015-06-10 11:49 3045次阅读
三星的无线充电很牛吗?尿液充电你听说过没有

颠覆式创新!USB Type-C充电速率可提高3...

伴随着苹果全新一代MacBook 的发布以及CES大展上USB实施者论坛向公众的展示,USB Typ...

发表于 2015-06-05 09:44 1748次阅读
颠覆式创新!USB Type-C充电速率可提高3...

凹凸科技:安全快充不是梦 助力电源管理市场腾飞

凹凸科技推出第二代三合一方案“OZ1C115”,该芯是全球第一颗集成快速充电、OTG、电量计功能的电...

发表于 2015-06-04 14:42 891次阅读
凹凸科技:安全快充不是梦 助力电源管理市场腾飞

七大快速充电技术盘点,哪个10分钟充满50%是真...

 手机硬件正在以超摩尔定律的速度前进着,早先的单核双核已经进化到了如今的八核十核,进步十分明显。本以...

发表于 2015-06-02 09:18 7016次阅读
七大快速充电技术盘点,哪个10分钟充满50%是真...

解读TI MaxCharge快速充电解决方案

手机已经完成了从功能机到智能机的蜕变,而电池技术则显得停滞不前。半导体厂商开始从各种层面另辟蹊径,希...

发表于 2015-06-01 10:10 4210次阅读
解读TI MaxCharge快速充电解决方案

移动电源与车载充电器结合可秒速充电

秒冲移动电源上不仅有特殊的输入接口实现极速充电,也有普通的 MicroUSB 输入口,保证产品的兼容...

发表于 2015-05-25 09:43 1123次阅读
移动电源与车载充电器结合可秒速充电

电子芯闻早报:高通“颠覆”新技术或落地中国

高通公司视为“核心技术”的LTE-U、LTE-Direct商用化即将破冰。前者可实现在非授权频谱上4...

发表于 2015-05-22 10:17 840次阅读
电子芯闻早报:高通“颠覆”新技术或落地中国

2015年,智能移动终端续航四大技术大盘点

Apple watch的续航问题被一再诟病,而智能手机的待机之殇已经无需多言。消费者早已习惯1天1充...

发表于 2015-03-17 09:52 595次阅读
2015年,智能移动终端续航四大技术大盘点

智能终端2015:拐点曙光终结续航之痛

问题与用户需求的痛点就是市场机会点,所以我们看到续航性能表现优异的手机都受到市场追捧,续航已成为厂商...

发表于 2015-03-16 09:27 368次阅读
智能终端2015:拐点曙光终结续航之痛

MWC2015快速充电引关注 各大品牌纷纷秀技术

手机行业上应用快充的案例早就有之,最早可以从OPPO在量产产品中采用VOOC闪充说起,其快充案例应用...

发表于 2015-03-05 13:42 1331次阅读
MWC2015快速充电引关注 各大品牌纷纷秀技术

无线快速充电:看见希望,迎接挑战

随着智能手机功能不断地增多和加强,续航性成为了厂商竞逐手机市场的一个重要性能指标。

发表于 2015-03-05 10:04 3543次阅读
无线快速充电:看见希望,迎接挑战

携手Fairchild,探秘即将腾飞的快速充电技...

你一定也有过这样的经历:一边充电一边玩着手机,或者将要出门的时候才苦恼地发现便携设备竟然没电了等等,...

发表于 2015-01-22 09:45 673次阅读
携手Fairchild,探秘即将腾飞的快速充电技...

电子芯闻早报:电源技术,为时代续航!

无论是智能手机还是智能汽车,续航能力一直是人们最为关注的焦点问题之一,不管是无线充电技术、快速充电技...

发表于 2015-01-22 09:31 1345次阅读
电子芯闻早报:电源技术,为时代续航!

2014年电源/新能源频道最受关注热文TOP20

站在2014年的尾巴向回望,各大巨头对电源产业展开了哪些布局?大家都在关注些什么?电子发烧友网从商情...

发表于 2014-12-31 09:37 1587次阅读
2014年电源/新能源频道最受关注热文TOP20

快速充电设计攻略集锦

发表于 2014-10-30 13:49 1493次阅读
快速充电设计攻略集锦

快速充电的危害

发表于 2012-03-29 09:41 12367次阅读
快速充电的危害