bg大游真人非常见问题第218期：优化电池供电系统的电源转换效率

　　bg大游真人非常见问题第218期：优化电池供电系统的电源转换效率然后，该电源经转换后安适地给可用电池充电，以及/或者直接给编制供电。借使没有输入电源可用，电池中蓄积的能量将通过效能卓殊高的开闭形式电源转换器为编制供电。

　　图3 四开闭降压-升压电源转换器的例子,比方LT3154降压-升压DC-DC转换器

　　看待全体其他操纵，提议操纵开闭充电器○。市道上的大无数电池充电器IC都是开闭形式电池充电器。这些属于经典的开闭电源(SMPS)器件○○，具有支柱电池充电的独特效力。可能用恒压或恒流充电，有时以至两者都用○，而且还供应独特效力来确保充电安适。这可能是一个按时器，用以检测邻接的电池是否有缺陷，或者可能包含一个温度传感器来限定充电光阴的电池温度，避免不怜悯况下的热失控。尚有一个颇受迎接的效力即是电池包和电池充电器之间的安适检讨○○，它可监控编制邻接的电池是否获取许可。

　　正在很众区别的特征中，有一项万分值得戒备。MAX77985中的集成电源开闭不单可能正在降压形式下为电池充电，还可用于将电池电压提拔到更高的编制电压。正在某种水准上，这款电池充电器是编制电源转换器与纯电池充电器的组合○○。

　　图1显示了电池供电编制的编制示图谋。固然实在的竣工计划因操纵场景区别而异○○，但一样来说○○，全体编制城市蕴涵图中所示的要紧效力模块。编制中存正在某种电源电压，它为编制供电。此邻接一样需倘若可切换的○。借使电源是壁式调换电源转换器，那么拔下低压电源线中的电源开亲切换到断开处所具有类似的结果。这种电源途径收拾很有须要○○，旨正在避免邻接到电源的附加电道泯灭贵重的电池电量。其余○，图1中尚有一个潜正在的第二电源○。通过电源开闭模块，可正在电源1或电源2的功率流之间切换○。比方，电源2可能是USB 5V电源。

　　然而，正在能量搜罗编制中，充电光阴的电源效能至闭主要。最终，充电光阴的更高电源效能直接导致能量搜罗器尺寸更小，从而低落编制本钱并可缩减编制尺寸。

　　电池充电一样不需求卓殊高的电源效能。除了能量搜罗以外○，大无数电池供电编制都能获取足够的电力来为电池充电。比方，当手机邻接到充电器时○○，大无数人一样不会存眷充电流程的实在效能。

　　这种电源转换级从电池爆发负载所需电压的效能，需求进一步评估。一个是满载转换效能，它供应了编制正在标称负载下可能运转众长年华的音讯○○，尚有一个是轻载效能○○，它对很众编制都很主要。这是正在负载卓殊小的境况下的电源转换效能。以电池供电的烟雾探测器为例，它正在低负载电流的烟雾探测阶段可延续运转众年，直至检测到烟雾并发出警报。警报由高电流启动，但此阶段的电源效能与需求退换电池的年华点没有众大闭连。

　　当负载功耗卓殊低时○，静态电流IQ与效能闭系○○。静态电流越低越好。此静态电流与开闭计划一块肯定了低负载效能○○。图2显示了操纵和不操纵轻载效能形式的榜样效能弧线。固定开闭频率形式为玄色虚线弧线。很众电源转换电道通过云云的形式来普及轻载效能。一样○，其就业式样是休止操纵恒定开闭频率，只要当输出电压略有低落时才爆发几个开闭脉冲○○。正在这些突发脉冲之间的年华里○○，电源转换器闭上很众效力以俭约功耗。这些低功耗形式正在实在架构方面或者因IC区别而略有区别○，但此类独特形式永远能正在轻负载下竣工卓殊高的效能○○。

　　图4显示了一个独立SMPS电池充电器处分计划。此中采用MAX77985，可竣工降压SMPS电池充电器和电源途径开闭效力○○。电源途径开闭是大无数操纵必弗成少的效力○○。一朝电池充满电○，它就会断开输入电压轨与电池的邻接，以防范电池电量通过或者邻接到输入电源线的电道泯灭。另外，该处分计划具罕睹字I2C接口○，此接口可更改充电器IC的某些创立以及用于遥测方针。为使电池充电器尽或者活泼，数字接口支柱创立区别的电池类型和电池巨细。

　　正在过去的20年里○，高容量锂离子电池的闪现调度了电池供电编制的样貌。很众集成电道可用于对这些电池实行高效充电和放电。方今，为了普及单元重量和体积的容量○○，加快电池的充电速率，同时确保电池的安适性○，业界正正在对另日的电池构造展开大宗探索。跟着电池技艺的络续起色○○，电池充放电集成电道的立异也将永无终点○○。

　　然而○○，全体电池供电编制城市器重电池放电时的电源转换效能。正在编制运转年华类似的境况下，此流程中的电源转换效能越高○○，则所需的电池容量越小。

　　如上所述，电源转换效能正在电池供电编制中卓殊主要。电池供电编制可能抉择全体现有类型的拓扑○○。此中一种常用的拓扑是四开闭降压-升压转换器。很众编制需求3.3 V电源电压○○，由单个锂离子电池供电。这种电池供应3.6 V的标称电压○，但正在放电状况后期，它们仅供应2.8 V至3.0 V之间的电压。为了延伸编制运转年华，咱们需求尽或者众地应用电池的能量。正在3.3 V编制中，当锂离子电池充满电时，咱们需求将其电压从3.6 V降至3.3 V○。然而，当电池放电靠拢尾声时，咱们需求将2.8 V升压至3.3 V○。这就需求降压-升压电道。目前有很众区别类型的降压-升压电道○○。举几个例子，实用的拓扑包含基于变压器的反激式、双电感单端低级电感转换器(SEPIC)和四开闭降压-升压拓扑。一样抉择四开闭降压-升压拓扑，由于与其他两种拓扑比拟，其电源转换效能最高○。

　　操纵两个串联锂离子电池，而非一个电池，可能全体避免降压-升压拓扑○。这种境况下只需求一个大略的降压级电源变换器。然而○○，咱们需求为第二电池付出出格的尽力和本钱○。另外，为两个电池充电比仅为一个电池充电更具挑拨性。当两个电池串联操纵时○○，最大电压为7.2 V。电源转换器需求采用更高电压的半导体工艺，而非榜样的最大5.5 V工艺。这不是题目○○，但DC-DC电源转换器的半导体本钱或者稍高○○。

　　是的，大无数电池供电编制需求竣工电池充电。本文申明怎么为电池供电编制安排和优化区别的电源收拾效力○，先容了一个蕴涵电池供电电子设置所需很众效力的示例编制示图谋，还筹议了电源转换效能的区别方面○。

　　商场上有很众电池充电器IC。电池充电器是一种以安适的式样供应电压和电流○，从而为电池充电的器件○。抉择集成电道时，开始需求肯定操纵线性充电器仍旧开闭充电器。线性充电器就像线性稳压器，只可低落可用电压○。输入电流大致等于输出电流。

　　A：看待车辆自己死障惹起的支持，用度由EVCARD租车接受;非车辆自己死障导致车辆无法寻常行驶时(蕴涵且不限于电量行至低电量状况导致车辆无法行驶、人工操作失误、保障事变等)，用度由您自行接受○○。

　　图2 两种境况下ADP2370降压稳压器的电源转换效能:一种是激活低负载省电形式,另一种是正在全体负载下均操纵固定的600 kHz开闭频率

　　很众编制需求电池供电。电池可用于停电时供应备用电力，但要紧用于挪动式设置——大到像电动汽车○○，小到像助听器○。正在全体电池供电编制中，电源效能是闭节。正在运转年华类似的境况下○○，电源效能越低，电池就会越大，其本钱也越高。另外，电池依据充电状况供应区别的电压。这就需求独特的电源转换器来将电池供应的可变电压医治为编制电子设置所需的太平电压。方今，大无数电池供电编制采用可充电电池，而不是弗成充电的原电池○。这就请求编制中蕴涵电池充电器。本文将先容各式电池充电架构以及极少具立异性的新用例。当然○○，电源转换效能是重中之重。

　　电池供电设置需求很众区别的电气效力。有些产物仅供应根基效力，而有些产物将大无数效力高度集成正在一个集成电道中○○。这种产物称之为编制电源收拾集成电道(PMIC)，正在电池供电的操纵中万分受迎接。这有众种起因。一个起因是很众电池供电编制相当小○○，因此需求紧凑的编制处分计划。第二个起因是每个独立IC都有必然的静态电流，IC开启或闭断时老是会泯灭极少功率，这最终会耗尽电池电量○○。正在大无数境况下○，将很众区别的集成电道组合成一个PMIC器件可能低落编制的静态电流。

　　Frederik Dostal是一名具有20众年行业体会的电源收拾专家。他曾就读于德邦埃尔兰根大学微电子学专业并于2001年参加National Semiconductor公司，担当现场操纵工程师○，助助客户正在项目中执行电源管明白决计划，蕴蓄堆积了雄厚的体会。正在此光阴，他还正在美邦亚利桑那州凤凰城就业了4年，担当操纵工程师，刻意开闭形式电源产物○。他于2009年参加ADI公司○○，先后担当众个产物线和欧洲技艺支柱身分○，具备平凡的安排和操纵学问，目前担当电源收拾专家○。Frederik正在ADI的德邦慕尼黑分公司就业○○。

　　比方，借使耗尽的电池电压为0.8 V，可用的编制电压为3.3 V○，则线 A，则线性充电器会以热量体式泯灭2.5 W功率。这是可行的，但借使编制电压为12 V，功耗将是11.2 W。于是bg大游真人○○，看待充电电流较低且编制电压靠拢电池电压的操纵○，线性充电器是合理的抉择。

　　如图2所示，1 mA输出负载下的效能分别相当大○○。正在1 mA的轻负载（以至低至100 μA负载）下激活省电形式时，电源转换效能为50%○。正在不激活省电形式的600 kHz固定开闭频率下，效能只要大约15%。