可视门铃应用的电池充电技巧

1、前言

我们的家庭变得越来越智能，并通过安全摄像头、恒温器、智能扬声器和智能电视连接到互联网。如图 1 所示，视频门铃是另一种越来越受欢迎的智能设备，它提供高清图像和双向音频通信，以便房主可以通过智能手机迎接访客。

由运动传感器激活的视频记录前院和后院的活动，在任何天气条件下全天候增强家庭安全。虽然大多数可视门铃是硬接线的，但当现有接线或变压器过时或不兼容时，许多消费者正在寻求电池供电的可视门铃。电池供电的可视门铃还为无法（或不应）接触电线的租户提供了便利。这种门铃很容易安装在灵活的位置，无需布线。另一个好处是电池供电的可视门铃即使在电源故障期间也能继续工作。

图 1：支持视频的门铃

2.方案介绍

图 2 显示了典型的可视门铃电池充电系统和设计注意事项。这些是视频门铃中电池供电子系统的主要设计挑战：

· 根据工作温度决定电池配置。

· 通过 USB 充电优化系统解决方案成本。

· 最大限度地利用输入源，减少充电时间

· 通过集成实现小型化。

· 获取剩余电池容量的准确百分比。

图 2：典型的电池充电系统和设计注意事项。  

可视门铃需要在不同的天气条件下工作，因此在铅酸、镍金属氢化物或锂离子 (Li-ion) 化学和配置之间进行选择时，您需要考虑电池的工作温度。由于多种因素——包括对小尺寸的需求、系统所需的功率和充电频率——锂离子电池在功率密度和成本方面仍然是最佳选择。

然而，锂离子电池的内部阻抗在低温条件下会急剧增加。降低的电池端电压（由于内部阻抗）可能会阻止存储在电池中的能量以所需的电流为系统供电。当温度接近 0°C 时，单节 (1S) 电池的内部阻抗会迅速增加。为了在更宽的温度范围内提供系统电压，通过将两个电池串联 (2S) 将电池电压加倍，可以在达到为系统供电的最低电压之前为电池放电提供更多电压余量。

无论您采用 1S 还是 2S 电池配置，您仍然需要适配器或支架式充电站来为电池充电。传统上，适配器是可视门铃包装中的必备附件。使用 USB 电源轻松为电池充电将是一个显着的优势，这在大多数家庭中都很容易获得。为了实现以 USB 为输入的 1S 和 2S 电池的通用充电，考虑电池充电器拓扑和检测 USB 端口电流能力分别是两个重要的技术挑战。

首先，充电器拓扑会有所不同。1S 电池需要 5 V 降压拓扑来为 1S 电池充电。2S 电池需要来自 5V USB 的升压拓扑来为 2S 电池充电。其次，电池充电规范修订版 1.2 (BC1.2) 提供了使用 USB D+ 和 D- 线检测 USB 端口电流能力的标准和程序。TI 的 BQ25882 数据表中的输入源类型检测部分给出了一个遵循 BC1.2 的电池充电器示例，用于检测输入 USB 源。通过USB检测，充电器可以将任何USB端口作为输入给电池充电，最大限度地利用输入源。

可视门铃的尺寸不能比传统门铃大多少，消费者还希望在给电池充电之前有几个月的不间断服务时间。目前的容量约为 15 Wh 至 22 Wh。一些消费者在网上抱怨他们的电池需要八小时或更长时间的充电时间；目标是在更合理的三到四个小时内让电池充满电。

保持电池组的良好热状态可提供良好的客户体验。集成和充电效率也是重要的考虑因素。具有所有必需的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)、电流感测元件和保护功能的完全集成充电器可以降低物料清单 (BOM) 成本。

高效率是降低功率损耗以改善热条件的关键。首先估计门铃或电池组可以耗散多少电量。根据损耗预算，估算效率并检查效率曲线，以确定适合您应用的充电器。

在弄清楚如何将能量注入电池后，获得准确表示已经注入电池的能量非常重要。因此，拥有一个准确的计量设备变得很重要，以便消费者知道电池需要充电。