数码产品锂电池充电控制 DC/DC转换器技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上，人们把锂离子电池也称为锂电池，现在锂离子电池已经成为了主流。

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是，锂电池多数是二次电池，也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。

图1 充电控制芯片的主要功能

图2 充电特性实例

笔记本电脑的电池驱动时间取决于充满电时的电池电压，若电池电压较高则驱动时间较长，因此尽可能以较高的电压完成充电为好。但为了安全地对锂离子电池充电，需要控制充电电压，使其不超过锂离子电池的容许电压值。设定充电电压时，既要考虑到电压精度，又要保持一定的余量，使其不超越安全的上限值。通常，充电设定电压±100mV的变动将引起电池容量±10%的变化。

由于Nch/Nch同步整流型的同步部分采用了FET，因此，在输出电压比输入电压低的低Duty状态下工作时，效率也较高。恒定电流充电时，大电流容易使电脑机箱发热。非同步整流方式与同步整流方式相比由于没有升压电路，也无需CB电容和升压二极管，可由简单的外置电路构成，因此元器件的布局布线较为容易。

富士通半导体的锂离子电池充电控制芯片电压精度可达±0.5%，在充分考虑安全余裕的基础上，以额定最大电压安全充电。此外，充电电压和充电电流的初始设置无须外接电阻，从而削减了元器件的使用数量(BOM)。另外，富士通为其产品阵容增添了Nch/Nch同步整流型和Pch/Di非同步整流型两种不同功能的产品供用户选择。

富士通微电子的MB39A132/MB39A134具有1个恒压控制环路和2个恒流控制环路，可根据电池的残压自动切换充电模式，对充电进行控制。该系列产品还具备芯片待机时可独立工作的ACOK功能，以及无需外接电阻对充电电流和电压进行设定的初始设置功能。

图3 MB39A132的简单框图(Nch/Nch)

图4 MB39A134的简单框图(Pch/Di)