电池充电新方法――USB

　　当USB端口带有一个总线供电的USB集线器，集线器上接了低功耗设备时，USB口上允许的直流电压跌落如图1所示。大功率负载与总线供电的集线器连接时，电压跌落将超过图1给出的指标，并会引起总线过载。

图1. 主机至低功率负载的电压跌落大于图中给出的允许直流电压跌落时，会引起总线过载。

　　2 电池充电要求

　　2.1 单节锂离子和锂聚合物电池

　　如今的锂电池充电至最大额定容量后，其电压通常为4.1V至4.2V之间。当前市场上正在出售的、更新的、容量更大的电池，其电压范围在4.3V至4.4V之间。典型的棱柱形锂离子（Li+）和锂聚合物（Li-Poly）电池容量为600mAh至1400mAh。

　　对Li+和Li-Poly电池来说，首选的充电曲线是从恒流充电开始，一直持续到电池电压达到额定电压。然后，充电器对电池两端的电压进行调节。这两种调节方式构成了恒流（CC）恒压（CV）充电方式。因此，这种类型的充电器通常称为CCCV充电器。CCCV充电器进入CV模式后，电池的充电电流开始下降。若采用0.5C至1.5C的典型充电速率充电，则当电池达到其充满容量的80%至90%时，充电器由CC模式转换为CV模式。充电器一旦进入CV充电模式，则对电池电流进行监视；当电流达到最低门限（几毫安或者几十毫安）时，充电器终止充电。锂电池的典型充电曲线如图2所示。

图2. 使用CCCV充电器对Li+电池充电时的典型曲线

　　从图1所示的USB电压跌落指标可以看出，端口供电集线器的下游低功率端口电压不具备足够的余量，很难将电池充至4.2V。充电通路上存在的小量额外电阻会妨碍正常充电。

　　Li+和Li-Poly电池应在合适的温度下进行充电。制造商推荐的最高充电温度通常为+45°C至+55°C之间，允许的最大放电温度可再高出10°C左右。这些电池使用的材料，化学性质非常活泼，如果电池温度超过+70°C，会发生燃烧。锂电池充电器应具备热关断电路，该电路监视电池温度，如果电池温度超过制造商推荐的最大充电温度时，则终止充电。

　　2.2 镍氢电池（NiMH）

　　NiMH电池比锂电池要重一些，其能量密度也比锂电池低。一直以来，NiMH电池比锂电池要便宜，但是最近二者的价格差在缩小。NiMH电池具有标准尺寸，在大多数应用中可直接替换碱性电池。每节电池的标称电压为1.2V，充满后会达到1.5V。

　　通常采用恒流源对NiMH电池充电。当达到充满状态时，会发生放热化学反应，并导致电池温度上升，电池端电压降低。可检测电池温度上升速率或者负向电压变化率，并用来终止充电。这些充电终止方法分别称为dT/dt和-ΔV。充电速率非常低时，dT/dt和-ΔV不太明显，很难精确检测到。电池开始进入过充状态时，dT/dt和-ΔV响应开始显现。此时如果继续充电，将损坏电池。