电池供电应用的集成电路
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目前 ，不 仅是便携式 娱乐设 备和 手持产 品采用 电池供
例如 ，某种无线光 电鼠标解决方 案的工作 电压 范围是
电应 用 ，此类应 用在绿 色产 品中也有用 武之地 ，例 如光伏 １８ ． Ｖ至 ３２ ．Ｖ。该鼠标使 用 ２节 串联配置的碱 电池便可正
（ ｈ ｔＶ ｌ ｉ，Ｐ ）应 用 和 电 动 车 （ ｌｃｒ ａ Ｖ ｈ ｌ， Ｐ ｏｏ ｏｔ ｃ Ｖ ａ Ｅｅ ｔｃ ｌ ｅ ｉｅ ｉ ｃ
量尽可能恢 复到 原始 状态 ，直 至 电池 寿命结束 。本 文将 以
除 了安全性 、成本 和尺寸外 ，将 电池的运 行时问最大 锂离 子 电池 （ ｉｏ 、锂聚 合物 电池 （ ｉ ｏｙ）和镍氢 电 Ｌ Ｉｎ） — Ｌ— ｌ Ｐ
化 并 延 长 其 使 用 寿 命 ，对 于 电 池 供 电应 用 的 系 统 设 计 来 说 池 （ ｉ Ｎ ＭＨ） 为例进行说 明。镍氢 电池是很好 的碱性 电池替
表２ ：电池化学性能的 比较
曩皤 ｌ 薯 ＿ 霸 珊吐张ｉ 豳 驻鳃啊 ｌ秣 曩 船＿ 暖蕊瑟嘲
碱性 镍氢 １ ． ２ １ ． ２ １ ． ６ １ ３—１ ５
圈
嚣 毯 弱 酗 延 矗潞 旺鞠强珊 － ＿ 童 甄 訇 器萄 冒 昼 ＿ 翻 蜀 — ＿ 啊 Ｅ啊 曩 Ｈ ｌ —— 羁 誓
一
些常 见的碱性 电池配置 。某些应 用可采用 多种配置 ，具 便携 式应 用 ， 例如个人媒体播放器或无线蓝牙耳机 。但是 ， 需要提供保护 电路 ， 从而将锂离子 电池可能导致 的危险 （ 例
体取决于产品外形 、 系统要求 、 用解 决方案和功耗预算。 可
表１ ：碱 性 电池 配置 的 比较
择低 Ｉ器件 。 。
所示 ） ，但有一家领先 的电池制造 商已克服了这一难关 ，其
然后将 讨论采用 当今集成解 决方案 的 电源管理 和 电池管 理 推 出的镍氢 电池 系列在 生产 １ ２个月 后仍可 保持至 少 ８ ％ ５
电路 设 计。
的电容量。恢复 镍氢 电池 的 电量有 简单且 低成本的解 决方
案 ，但 采用双重截 止充 电方法 （ 通过 充 电电流 和工作环 境
对较长 （ 可充 电 ５ ０到 １０ ０次 ） ０ ，０ ， 如果每天都对电池充 电 ， 常 重要 ，因为待机 时间将决定更换 一次性 电池 的频 率或 对
在 １至 ２年 后才 需要更换 。设计合理 的锂离子 电池 电源管 二 次 电池进行 充电的频率 。延长待机 时间的方法之 一是 选 理 系统将延长电池使用寿命 ，并提高整个 系统 的可靠性。
电池供 电应 用的集成 电路
Ｉ ｔｇ ａ ｅ ｉ ｕｔ ｒ ａ ｔｒ － ｗｅ ｅ ｐ ｌ ａｉｎ ｎｅ ｒ ｔｄ Ｃ ｒ ｉ ｆ ｔ ｙ Ｐｏ ｒ ｄＡ ｐ ｉ ｔ ｓ ｃ ｓｏ Ｂ ｅ ｃ ｏ
■ Ｍｉ ｏ ｈ 模 拟 和 接 口产 品部 资深 应 用 工程 师 ｃ ｃｉ ｒ ｐ Ｂ ｉｎＣ ｕ ｈ ｒ ａ
常工作 ， 无需附 加稳压 电源。 如果需要极 其紧凑 的鼠标 设计 ，
Ｅ Ｖ）等 。随着 电池在人们 的 日常 生活 中 日益普 及 ，选择何 则 ２节 Ａ ／Ａ ＡＡ Ａ碱性 电池可能不适 用 。在 这种情况 下 ，可 种 电池 和低功耗 设计方 案 ，已成 为电池供 电产 品的开 发能 使用单 节 Ａ ／ Ａ Ａ Ａ Ａ碱 性 电池来减 少所 占空 间 ，但需要用 升 否取得 成功的关 键。由于 当今半导体 技术 的发 展比 电池技 压转 换器将 电压升至 １ Ｖ。 ． ８ 术更加 迅速 ，电源管 理设计 是使用 户深切感受 到产 品优 劣 的关键所在 。 可 充 电电池被 认为是二 次电池 ，每次使 用后都可将 电
１５ ４ ６ １０ ０． ２ ４０ ｏ １０ ２０ ６ ． ３ ０３ ． ２ ３ ０． ０ １ ５０ ０
锂离子， 锂聚合物
３ ６
４ ． ２
１０ １０ １ — ６
２０ ３ｏ １ ． ２
３５ ．
１ｏ ０ ０
如过充或过热 ）降至最低 限度 。锂 离子 电池的使用 寿命相 除以输入 电压 ，如公式 ４所 示。在 电池供 电设计 中，ｌ 。非
主 要 的 电池 技 术
来指定 ）的嵌入式 充 电器将 获得最 优性能 。双 重截止充 电
电池技 术可 简单地 分为两类 ： 不可充 电型和可充 电型 。 方法结 合了温度 随时间升 高和 电压 随时问 降低 （ 或不变 ）
不可充 电电池在使 用一次 后即废弃 ，称为一 次性 电池 。碱 的特 性 。
也 是极其重要 的。随着 用于驱动 便携式应 用的 电池 技术不 代品 ，因为 其外形和 工作 电压 范 围与碱性 电池 类似 。传统 断 增多 ，需要选 择合适 的方法来 对可充 电 电池进行 放 电和 镍氢 电池 的一个 缺点是 自放 电率 高 （ 每月约 ２ ％，如表 ２ ０
充 电。本 文首先 回顾适 用于便携式 应用 的一般 电池 策略 ，
性 电池是最 常见 的家用一次性 电池 。市面上也有碱 性可充
பைடு நூலகம்
锂 离子 电池 目前被 认为是 成熟 的 电池技术 ，已广泛应
电 电池 ，但不 在本文 的讨论范 围 内。典型 碱性 电池具有 大 用于移动 电话和汽车 等领域 ，因为与 十年前相 比 ，其生产 约 １５ ．Ｖ至 １６ Ｖ的浮 动 电压 ，标称 电压 为 １２ ．５ ． Ｖ，寿 命结 成本 更低且性 能更好 。在 设计 多节 电池 系统 时 ，单节标 称 束时 的电压 为大约 ０９ 。单节碱性 电池寿命结 束时的 电压 电压为 ３６ ．Ｖ ．Ｖ的 电池具有巨大优势 ， 可减少 ２３的电池节数 。 ／ 可低 至 ０７ ～０８ ＿Ｖ ．Ｖ，具 体取 决于 负载 电流 。表 １展 示了 锂离子 电池在质 量和体积 上的高能 量密度使 其适用于 多种
例如 ，某种无线光 电鼠标解决方 案的工作 电压 范围是
电应 用 ，此类应 用在绿 色产 品中也有用 武之地 ，例 如光伏 １８ ． Ｖ至 ３２ ．Ｖ。该鼠标使 用 ２节 串联配置的碱 电池便可正
（ ｈ ｔＶ ｌ ｉ，Ｐ ）应 用 和 电 动 车 （ ｌｃｒ ａ Ｖ ｈ ｌ， Ｐ ｏｏ ｏｔ ｃ Ｖ ａ Ｅｅ ｔｃ ｌ ｅ ｉｅ ｉ ｃ
量尽可能恢 复到 原始 状态 ，直 至 电池 寿命结束 。本 文将 以
除 了安全性 、成本 和尺寸外 ，将 电池的运 行时问最大 锂离 子 电池 （ ｉｏ 、锂聚 合物 电池 （ ｉ ｏｙ）和镍氢 电 Ｌ Ｉｎ） — Ｌ— ｌ Ｐ
化 并 延 长 其 使 用 寿 命 ，对 于 电 池 供 电应 用 的 系 统 设 计 来 说 池 （ ｉ Ｎ ＭＨ） 为例进行说 明。镍氢 电池是很好 的碱性 电池替
表２ ：电池化学性能的 比较
曩皤 ｌ 薯 ＿ 霸 珊吐张ｉ 豳 驻鳃啊 ｌ秣 曩 船＿ 暖蕊瑟嘲
碱性 镍氢 １ ． ２ １ ． ２ １ ． ６ １ ３—１ ５
圈
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些常 见的碱性 电池配置 。某些应 用可采用 多种配置 ，具 便携 式应 用 ， 例如个人媒体播放器或无线蓝牙耳机 。但是 ， 需要提供保护 电路 ， 从而将锂离子 电池可能导致 的危险 （ 例
体取决于产品外形 、 系统要求 、 用解 决方案和功耗预算。 可
表１ ：碱 性 电池 配置 的 比较
择低 Ｉ器件 。 。
所示 ） ，但有一家领先 的电池制造 商已克服了这一难关 ，其
然后将 讨论采用 当今集成解 决方案 的 电源管理 和 电池管 理 推 出的镍氢 电池 系列在 生产 １ ２个月 后仍可 保持至 少 ８ ％ ５
电路 设 计。
的电容量。恢复 镍氢 电池 的 电量有 简单且 低成本的解 决方
案 ，但 采用双重截 止充 电方法 （ 通过 充 电电流 和工作环 境
对较长 （ 可充 电 ５ ０到 １０ ０次 ） ０ ，０ ， 如果每天都对电池充 电 ， 常 重要 ，因为待机 时间将决定更换 一次性 电池 的频 率或 对
在 １至 ２年 后才 需要更换 。设计合理 的锂离子 电池 电源管 二 次 电池进行 充电的频率 。延长待机 时间的方法之 一是 选 理 系统将延长电池使用寿命 ，并提高整个 系统 的可靠性。
电池供 电应 用的集成 电路
Ｉ ｔｇ ａ ｅ ｉ ｕｔ ｒ ａ ｔｒ － ｗｅ ｅ ｐ ｌ ａｉｎ ｎｅ ｒ ｔｄ Ｃ ｒ ｉ ｆ ｔ ｙ Ｐｏ ｒ ｄＡ ｐ ｉ ｔ ｓ ｃ ｓｏ Ｂ ｅ ｃ ｏ
■ Ｍｉ ｏ ｈ 模 拟 和 接 口产 品部 资深 应 用 工程 师 ｃ ｃｉ ｒ ｐ Ｂ ｉｎＣ ｕ ｈ ｒ ａ
常工作 ， 无需附 加稳压 电源。 如果需要极 其紧凑 的鼠标 设计 ，
Ｅ Ｖ）等 。随着 电池在人们 的 日常 生活 中 日益普 及 ，选择何 则 ２节 Ａ ／Ａ ＡＡ Ａ碱性 电池可能不适 用 。在 这种情况 下 ，可 种 电池 和低功耗 设计方 案 ，已成 为电池供 电产 品的开 发能 使用单 节 Ａ ／ Ａ Ａ Ａ Ａ碱 性 电池来减 少所 占空 间 ，但需要用 升 否取得 成功的关 键。由于 当今半导体 技术 的发 展比 电池技 压转 换器将 电压升至 １ Ｖ。 ． ８ 术更加 迅速 ，电源管 理设计 是使用 户深切感受 到产 品优 劣 的关键所在 。 可 充 电电池被 认为是二 次电池 ，每次使 用后都可将 电
１５ ４ ６ １０ ０． ２ ４０ ｏ １０ ２０ ６ ． ３ ０３ ． ２ ３ ０． ０ １ ５０ ０
锂离子， 锂聚合物
３ ６
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１０ １０ １ — ６
２０ ３ｏ １ ． ２
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如过充或过热 ）降至最低 限度 。锂 离子 电池的使用 寿命相 除以输入 电压 ，如公式 ４所 示。在 电池供 电设计 中，ｌ 。非
主 要 的 电池 技 术
来指定 ）的嵌入式 充 电器将 获得最 优性能 。双 重截止充 电
电池技 术可 简单地 分为两类 ： 不可充 电型和可充 电型 。 方法结 合了温度 随时间升 高和 电压 随时问 降低 （ 或不变 ）
不可充 电电池在使 用一次 后即废弃 ，称为一 次性 电池 。碱 的特 性 。
也 是极其重要 的。随着 用于驱动 便携式应 用的 电池 技术不 代品 ，因为 其外形和 工作 电压 范 围与碱性 电池 类似 。传统 断 增多 ，需要选 择合适 的方法来 对可充 电 电池进行 放 电和 镍氢 电池 的一个 缺点是 自放 电率 高 （ 每月约 ２ ％，如表 ２ ０
充 电。本 文首先 回顾适 用于便携式 应用 的一般 电池 策略 ，
性 电池是最 常见 的家用一次性 电池 。市面上也有碱 性可充
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锂 离子 电池 目前被 认为是 成熟 的 电池技术 ，已广泛应
电 电池 ，但不 在本文 的讨论范 围 内。典型 碱性 电池具有 大 用于移动 电话和汽车 等领域 ，因为与 十年前相 比 ，其生产 约 １５ ．Ｖ至 １６ Ｖ的浮 动 电压 ，标称 电压 为 １２ ．５ ． Ｖ，寿 命结 成本 更低且性 能更好 。在 设计 多节 电池 系统 时 ，单节标 称 束时 的电压 为大约 ０９ 。单节碱性 电池寿命结 束时的 电压 电压为 ３６ ．Ｖ ．Ｖ的 电池具有巨大优势 ， 可减少 ２３的电池节数 。 ／ 可低 至 ０７ ～０８ ＿Ｖ ．Ｖ，具 体取 决于 负载 电流 。表 １展 示了 锂离子 电池在质 量和体积 上的高能 量密度使 其适用于 多种