电池充电器IC的改进使移动手机功能的同步快速增长

　　现在，大多数手持式设备都采用了两种电池充电器，一种是线性充电器，另一种是开关装置。线性充电器有已有较长的历史。这类充电器通常具备一个比较有效的、简单的方法为便携式设备充电，噪声最小，又没有很多外部元件。但是，便携式设备已变得越来越复杂，增加了很多新的功能，所以需要更高的电池容量。很明显，如果用户想要在使用设备的同时给充电，由于功耗的缘故，线性充电器存在着一些弊端。在使用的同时充电所产生的热量可能损坏系统或电池。这不是一个好现象。

　　另一种选择是开关装置或开关模式电池充电器IC，它可以为电池提供更高水平的电流，而需要尽可能少的电力。从过往的经验看，这类IC曾经存在一些噪声问题。此外，前几代的一些开关式装置还需要更多的外部元件。

　　然而，开关式电池拓扑结构的优势也是显而易见。这些优势包括更高的效率和更低的功耗，还有更短的充电时间。这些装置还能利用较高的输入电压充电，可以使用成本较低的非稳压适配器。这类装置可以提高来自限流电流源的充电电流。

　　在轻负载运行时，开关充电器通常会产生噪声，特别是在预处理过程中。随着电流的减少，许多开关充电器可进入众所周知的脉冲省略(pulse skipping)运行。在脉冲省略中，PWM频率变为异步。目前开发的电池充电器IC可提供高充电电流，对使用开关充电器的系统的热影响也最小，然后可以在低电流充电模式下切换到线性充电器，以尽量减少噪声。这种类型的线性模式的PWM开关模式充电器有了长足的发展，可以在全恒流(快速充电)率下实现高效率。开关充电器可以利用PWM开关稳压器控制高达2A的大恒流充电。它可以自动切换到线性模式，对电池进行预处理，并接近恒压减流充电(taper charge)模式的目标，从而降低噪声，并利用开关模式加快充电。一旦充电电流值低于300mA，线性模式即完全取消，同时限制开关转换器产生的噪声。

　　图2. 采用ISL9220充电器IC的单节锂离子电池应用效率曲线实例

　　但是，现在充电技术有了进一步的发展。例如，新型手持式设备的理想解决方案是一个用于单节锂离子/聚合物电池的完整的充电器，其充电电流高达1A，具备先进的显示功能，可以实现全程充电系统监控。符合USB标准的100mA/500mA充电电流设置有助于实现可编程预充电和快速充电。许多产品还具备电池温度监测功能，以确保安全充电。

　　Intersil等公司正在引领新一代充电器IC的发展。这些完全集成的解决方案适合紧凑的应用，可以实现更高功率应用的充电控制器。目前，充电电压精度在短短几年前得到了改善，已达到0.5%，而当时1%的精度已被认为很好。新的开关充电器的开关频率可高达3MHz，现在可以提供高达2A的充电电流，最新的一个例子是适用于一节和两节锂离子电池的应用的Intersil公司的ISL9220。

　　图3. 用于单节锂离子电池应用的ISL9220典型应用电路

　　另外，新设计还可以限制泄漏，即在没有加上输入功率时，现在流出电池的典型泄漏电流已低于0.5uA。这些改进也可以用越来越小的封装实现，如4mm×4mm QFN或2mm×2mm CSP，这些封装可以节省空间受限的手持式设备的电路板空间。

　　最新的电池充电器IC还能够监视输入电压、电池电压和充电电流。当三个参数的任意一个超出特定限额时，该IC就会关闭内部N沟道MOSFET，使充电系统不再对电池进行充电。利用这些重要的器件可以灵活地提高效率，这对持续增长、功能不断扩充的移动、手持式产品是至关重要的。