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1、手機電池及充電相關介紹,,電池是一種利用電化學的氧化-還原反應，進行化學能------電能之間轉換的儲能裝置。,電池,,一次電池,二次電池,,,鋅錳干電池,紐扣電池,鋰原電池,鉛酸電池,鎳氫電池,鋰離子電池,一次電池,鉛酸電池,鋰離子電池,鋰離子電池,手機電池的種類,手機的電池，“從古至今”大致分為如下三類：1.鎘鎳電池是最早的一種手機電池。有記憶效應，也就是在每次充電前要確定已將電量使用完。第一批移動電話的電池都是這種鎘鎳電池，到今天已幾乎絕跡。2.鎳氫電池待機時間比傳統(tǒng)鎘鎳電池長，記憶效應也不明顯。不過最好還是在電力用完后再充電，才能延長電池的壽命。3.鋰電池是現(xiàn)階段使用最廣泛的手機電池，
2、待機時間相對最長。它沒有記憶效應，但鋰電池的另一個特色就是電池中不能過熱，否則會燒毀。如果大家還有印象，鋰電在剛發(fā)明時是很不穩(wěn)定的，經過這幾年的努力與克服才逐漸成熟。,鋰離子電池優(yōu)缺點,鋰離子電池與鎳鎘、鎳氫電池性能的對比技術參數(shù)鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池工作電壓（V）1.21.23.6比容量(Wh/Kg)5065105-140充放電壽命(次)5005001000自放電率（%/月）25-3030-356-9有無記憶效應有有無有無污染有無無,優(yōu)點,1.工作電壓高2.能量密度高3.自放電速率低4.循環(huán)壽命長5.無記憶效應6.環(huán)保,電池的記憶效應,“記憶效應”是指由于電池使用過程中內部化學物質產生結
3、晶的一種效應。一般發(fā)生在鎘鎳電池上，鎳氫電池較少，鋰電池則無此現(xiàn)象。發(fā)生的原因是由于電池重復地部份充電與放電不完全所致。它會使電池暫時性的容量減小，導致通話時間縮短。電池記憶效應如何避免呢？應該將電池使用到沒電再充電，切勿將還有電的電池重復充電。要將電池完全放電，必須將電池待機放置約24小時，完全放電后再充足電。如此多次循環(huán)，即可恢復電池容量(除非電池已損壞)。當然，要完全避免這種現(xiàn)象的產生，還是選購鎳氫電池或鋰電池為佳。,手機鋰離子電池定義及相關指標,手機鋰離子電池指由一只或多只鋰離子單體蓄電池及附件組合而成，用于移動電話的電池。充電限制電壓，按生產廠規(guī)定，電池由恒流充電轉入恒壓充電時的電壓
4、值（手機一般為4.2V）。額定容量，生產廠標明的電池容量，指電池在環(huán)境溫度為20＋/5攝氏度條件下，以5h率放電至終止電壓時所應提供的電量，用C表示，單位為Ah（安培小時）或mAh（毫安小時）。標稱電壓，用以表示電池電壓的近似值（一般為3.7V）。終止電壓，規(guī)定放電終止時電池的負載電壓，其值為n2.75V（鋰離子單體電池的串聯(lián)只數(shù)用”n“表示）。,手機鋰離子電池要求,外觀放電性能常溫0.2C放電時間不低于5h，1C放電不低于51min。高低溫性能荷電保持能力充滿電后放置28d，0.2C放電不低于4.25h。循環(huán)壽命常溫1C充放電循環(huán)壽命不低于300次。環(huán)境適應性恒定濕熱性能，振動，跌落等。安全
5、保護性能過充及過放電保護，短路保護。電池安全要求模擬電池誤用濫用情況下電池應不起火，不爆炸。其他指標及要求詳見蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范GB/T18287-2000。,手機鋰離子電池保護電路分析,由于鋰離子電池的化學特性，在正常使用過程中，其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發(fā)生化學副反應,該副反應加劇后，會嚴重影響電池的性能與使用壽命，并可能產生大量氣體，使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題，因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路，用于對電池的充、放電狀態(tài)進行有效監(jiān)測，并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害
6、。,下圖為一個典型的鋰離子電池保護電路原理圖。,如上圖所示，該保護回路由兩個MOSFET（V1、V2）和一個控制IC（N1）外加一些阻容元件構成?？刂艻C負責監(jiān)測電池電壓與回路電流，并控制兩個MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開關作用，分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷，C3為延時電容，該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能，其工作原理分析如下。,1、正常狀態(tài),在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處于導通狀態(tài)，電池可以自由地進行充電和放電，由于MOSFET的導通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很
7、小。此狀態(tài)下保護電路的消耗電流為μA級，通常小于7μA。,鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V)，轉為恒壓充電，直至電流越來越小。電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會使電池電壓超過4.2V后繼續(xù)恒流充電，此時電池電壓仍會繼續(xù)上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時，電池的化學副反應將加劇，會導致電池損壞或出現(xiàn)安全問題。在帶有保護電路的電池中，當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO”腳將由高電壓轉變?yōu)榱汶妷?，使V2由導通轉為關
8、斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發(fā)出關斷V2信號之間，還有一段延時時間，該延時時間的長短由C3決定，通常設為1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。,2、過充電保護,電池在對外部負載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5V時，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續(xù)對負載放電，將造成電池的永久性損壞。在電池放電過程中，當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將
9、由高電壓轉變?yōu)榱汶妷?，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。由于在過放電保護狀態(tài)下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小，此時控制IC會進入低功耗狀態(tài)，整個保護電路耗電會小于0.1μA。在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發(fā)出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C3決定，通常設為100毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。,3、過放電保護,由于鋰離子電池的化學特性，電池生產廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時），當
10、電池超過2C電流放電時，將會導致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題。電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯(lián)的2個MOSFET時，由于MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2,RDS為單個MOSFET導通阻抗，控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使U>0.1V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變?yōu)榱汶妷?，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護作用。在控制IC檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間
11、的長短由C3決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導通阻抗，當MOSFET導通阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護值越小。,4、過電流保護,電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使U>0.9V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，控制IC則判斷為負載短路，其“DO”腳將迅速由高電壓轉變?yōu)榱汶妷海筕1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，通常小于7微秒。其工作原理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不一樣。,5、短路保護,以
12、上詳細闡述了單節(jié)鋰離子電池保護電路的工作原理，上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列，在實際的電池保護電路中，還有許多其它類型的控制IC，如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI的MM3061系列、臺灣富晶的FS312和FS313系列、臺灣類比科技的AAT8632系列等等，其工作原理大同小異，只是在具體參數(shù)上有所差別，有些控制IC為了節(jié)省外圍電路，將濾波電容和延時電容做到了芯片內部，其外圍電路可以很少，如日本精工的S-8241系列。,手機鋰離子電池保護電路IC簡介,除了控制IC外，電路中還有一個重要元件，就是MOSFET，它在電路中起著開關的作用，由于它直接串接在電池與
13、外部負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。隨著科技的發(fā)展，手機的體積越做越小，而隨著這種趨勢，對鋰離子電池的保護電路體積的要求也越來越小，在這兩年已出現(xiàn)了將控制IC和MOSFET整合成一顆保護IC的產品，如DIALOG公司的DA7112系列，有的廠家甚至將整個保護電路封裝成一顆小尺寸的IC，如MITSUMI公司的產品。手機的鋰離子電池在損壞后，有些是保護電路出故障(尤其是進水機的電池)，因此有些鋰電可以拆開來修復，既環(huán)保又不浪費。,手機側電池管理實際應用案例,下面以高通QSC62x0平臺的電池管理為例進行簡單介紹：,USB充電作為主要電源,上圖是以AC充電作為主要電源，下圖是以USB充電作為主要電源：,AC充電和USB充電可選電路設計,,充電曲線,另一種充電管理案例（AD6857）,ACVCHGorUSB_VBUS,ABB_VCHG,ABB_VCHG,ABB_VCHG,Thanks！,
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