电池充电新方法――USB

　　终止检测在充电速率大于C/3时要比低充电速率时容易得多。温度上升速率大约为1°C/分钟，-ΔV响应也比低充电速率时更明显。快充结束后，建议以更小的电流再充一段时间，以彻底充足电池（补足充电）。补足充电阶段结束后，采用C/20或者C/30的涓充电流来补偿自放电效应，使电池维持在充满状态。图3所示为采用DS2712 NiMH充电器对NiMH电池（事先已充了一部分电）进行充电的电池电压曲线。在该图中，上面一条曲线的数据在充电电流正在灌入电池时获得，下面那条曲线的数据在切断电流时测得。在DS2712中，该电压差被用来区分NiMH电池和碱性电池。如果检测到碱性电池，则DS2712不会对它进行充电。

图3. 采用DS2712充电控制器对NiMH电池充电

　　2.3 开关与线性

　　USB 2.0规范允许低功率端口提供最大100mA电流，大功率端口提供最大500mA电流。如果采用线性调整器件来调节电池充电电流，这也就是最大可提供的充电电流。线性调整器件（图4）的功耗为P = VQ x IBATT。这会造成调整管发热，可能需要安装散热器，以防止过热。

图4. 功耗等于电池充电电流乘以调整管两端的电压

　　对应5V标称输入电压，调整器件消耗的功率与电池类型、数量和电池电压有关。

图5. 采用5.0V电压的USB端口对NiMH电池充电时，线性调整器件的功耗

　　标称输入电压为5.0V时，线性USB充电器对NiMH电池充电的功耗计算结果如图5所示。对单节电池充电时，线性充电器的效率仅为30%；对两节电池充电时，效率为60%。用500mA电流对单节电池充电时，功耗会高达2W。这样的功耗通常需要加散热器。功耗为2W时，热阻为+20°C/W的散热器在+25°C环境温度下会被加热至大约+65°C，要得到满额性能，还需要有流动空气来协助其散热。处于空气静止的封闭空间内，温度会更高。

　　采用基于开关调节器的充电器可解决多个问题。首先，与线性充电器相比，能够以更快的速率、更大的电流对电池进行充电（图6）。由于功耗较低、发热较少，热管理方面的问题也减少了。同时，由于运行温度降低，充电器更加可靠。

图6. 对单节NiMH电池充电时，线性充电器和开关充电器的充电时间不同

　　图6中的计算结果基于以下条件和假设得到：采用高功率USB口最大允许电流（500mA）的大约90%充电；开关调节器采用非同步整流的buck转换器，具有77%效率。