0 引言
便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展,各种电池的用量大增,并且开发出许多新型电池。近年来开发的高能量密度的锂离子电池具有体积小、容量大、待机时间长等特性,非常适合便携式系统的应用。
在便携式电子产品的设计过程中,其电源管理模块的设计是十分重要的,因为这关系到整个系统工作的稳定性、持续性及快速恢复的能力问题。尤其是在使用锂电池作为系统电源时,其电源管理模块的作用更加突现。本文针对锂电池充电的特点,介绍了一种基于bqTINY-II的便携式电子心音检测仪电源管理模块解决方案。
1 锂离子电池充电过程
锂系列(锂离子或锂聚合物)电池的充电过程分为3个阶段,如图1所示。
图1 三阶段充电流程图
第一阶
段为检验和预充电阶段。该阶段主要的任务是:验证电池的温度并将其调整到适合快速充电的范围内;检测电池电压并将其提高到一个安全水平。温度检验和预充电提高了电池的安全性和使用寿命。
第二阶段将以“1C”或略低的电流进行恒流充电。一旦电池达到它的电压限幅4.1V或4.2V,则已完成对大约70%的容量的充电,并进入第三阶段充电。
第三阶段是对电池进行恒压充电,为了使安全性和电量达到最大化,需要将充电电压稳定在±1%的精度内。在恒压充电阶段,充电电流逐渐变小,并且在大多数情况下,当这个充电电流接近快速充电电流的10%,即C/10时,充电过程就结束了。
2 基于bqTINY-II的电源管理模块
bqTINY-II是TI推出的电池充电管理芯片,它为电源系统设计人员带来一套集成解决方案。该芯片将自动电源选择、功率FET和电流传感器、高精准度的稳流和稳压能力、充电状态显示和充电中止等功能集为一体。它的一个重要特点是其可以选择两种充电模式,支持目前流行的USB接口充电。
bqTINY-II支持三阶段的充电程序如图1所示,包括预充电调节阶段、恒流充电阶段以及许多设备制造商都要求的高精准度恒压充电阶段。bqTINY-II的功耗极低,当系统未连接至电源时,bqTINY-II就会进入低功耗休眠模式,它此时只会从电池汲取非常少的电量。