隨著便攜式電子產品的廣泛使用，電池的重要性與日俱增?；诃h(huán)保方面的要求和重復使用的考慮，鋰離子電池憑借出色的充放電性能和環(huán)保的碳電極正成為目前的主流產品。針對鋰離子電池對充電條件的嚴格要求，半導體制造商們開發(fā)出了多種高效、安全和智能化的電池充電IC。

性能良好的鋰離子電池充電IC一般由恒流/恒壓源電路、電池電壓檢測電路、電池溫度檢測電路、限流保護電路和邏輯控制電路組成。有一些IC還加上了安全定時、充電狀態(tài)指示和關閉控制等功能。配合外部電路和分立元器件的使用，充電IC不僅可以完成對鋰離子電池的充放電管理，還可以幫助便攜式設備控制和管理其電源電路。

高集成度和高控制精度充電IC是主流產品

“鋰離子電池的充電需要經過恒流和恒壓兩個過程才能完成，因此充電IC的控制精度就特別重要?！绷杼毓?Linear Technology)負責電源管理業(yè)務的產品營銷經理Afshin Odabaee表示，“充電IC的精度決定了電池的充電量和壽命?！?

快捷公司技術市場工程師張三嶺也認為控制精度是選擇充電IC的首要考慮，他說：“鋰離子電池充電IC的恒流和恒壓控制是不可或缺的功能。有些小型制造商為了節(jié)省成本而推出了只有恒壓控制的充電器，但這是絕對不能滿足鋰離子電池的充電需求的?！睋?jù)調查，目前市場上新推出的鋰離子電池充電IC大部分都已經達到了1%的恒壓控制精度。

除了高精度的恒壓和恒流控制外，充電IC還需要電池電壓檢測、溫度檢測以及關閉控制等功能用來實現(xiàn)保護作用。而為了適應目前移動設備體積越來越小的趨勢，半導體制造商們開始將越來越多的保護功能集成到充電IC中。

安森美半導體公司已經推出了多款電源及充電控制IC，其最近針對低成本應用推出的NCP1800就是一款高集成的產品，該產品具有多種功能并大大減少了外部元件數(shù)。

不過該公司的高級應用工程師陳東欣認為，雖然更多的集成可以減小產品的體積和降低成本，但卻也有可能導致靈活性的減少。他表示：“集成了大量功能的充電IC產品，對有些客戶來說可能意味著過多的限制。用戶本身就是專家，他們會有自己的考慮也完全有能力去自己處理。”

盡管業(yè)界對高度集成的態(tài)度不完全一致，但這始終是制造商降低成本的主要手段。Micrel公司的產品應用專家Andrew Cowell表示：“對于今天的充電IC來說，最重要的就是成本低廉。”他認為充電IC的發(fā)展趨勢就是應用更多的集成和提供更便宜的解決方案。

新設計趨向于終端內置充電IC

設計師在設計充電器產品時，往往會有兩種考慮。一種設計希望將充電IC用作控制器，主要負責充電的監(jiān)測和終止充電。較早的鋰離子電池充電器多半采用這種設計思路，并將大部分保護和精度控制功能都設置在終端以外的充電器上。

這種設計的優(yōu)勢在于成本低廉并且安全可靠，不過其成品往往體積較大并且質量難以控制。“對便攜式產品的制造商來說，像外置充電器這種配件產品往往會被外包出去生產。”凌特的Afshin Odabaee稱，“可如果由于充電器的問題導致電池或終端設備的壽命減少，消費者還是會把這歸咎于便攜設備制造商。”

另一種設計的思路就是將充電IC集成在便攜設備的PCB板上，并且和微控制器結合使用，而外部的充電器則被精簡成一個簡單的電源適配器。這種設計的好處在于不僅便于制造商控制其設備的充電質量，而且可以減少便攜設備中微控制器和I/O接口的使用。

“越來越多的制造商將把充電IC內置到手機里，這是必然的發(fā)展趨勢?！睆B門科力士儀器有限公司副總經理黃榮輝認為，“這既可以保證手機制造商對手機本身的質量控制，又可以降低對手機外接充電電源的性能要求，還可以使外接充電器電源的體積更小?！?

正是看到了這一趨勢，該公司推出了一款高度集成的手機充電器電源。該產品體積僅為相同輸出功率的線性或傳統(tǒng)開關式直充電源的五分之一，而其價格僅為幾十元人民幣。這款產品采用了獨特的隔離結構并具有短路、過載的自動保護功能，使手機充電器得以與手機本身的微型化同步。

“鋰離子電池的充電器正變得越來越小，這在很大程度上也是由于電池本身變得越來越容易充電?！盡icrel的Cowell說，“在這種情況下，把充電器或者充電器的一部分集成到便攜設備里是完全可行的。”

隨著鋰離子電池充電性能的提高和移動設備的微型化趨勢，俗稱“旅行充電器”的產品正漸漸成為主流，人們也越來越習慣于使用這種方便輕巧的充電產品?！笆聦嵣希^大部分下一代移動設備都已經將充電IC內置在設備之中。”Cowell補充說。

智能化是未來的趨勢

看似簡單的充電控制IC正變得越來越復雜，設計師希望充電IC不僅能管理充放電過程，還可以帶來更多的靈活性。以凌特公司最新推出的充電控制IC LTC1734為例，該產品增加了一個多用途的PROG管腳。該管腳不僅可以連接微控制器用于充電功能的開關控制，還可以提供一個與充電電流成比例的電壓，使微控制器可以準確地判斷出充電進行的情況。

除此以外，許多公司還推出了使用范圍更為廣泛的智能充電IC。例如，德州儀器的bq2057集成了可編程充電電壓/電流調整功能，并且可以激活深度放電的電池。

“這主要取決于客戶對終端產品的要求和喜好?！绷杼毓镜腁fshin Odabaee表示，“對于筆記本電腦這樣的產品來說，系統(tǒng)管理總線(SMBus)和串行外設(SPI)接口正在被廣泛地使用，這類產品對電池和充電管理的智能化要求也最高?！?

新技術應用也有優(yōu)勢

除了傳統(tǒng)的線性充電方式以外，鋰離子電池還可以使用脈沖式充電器進行充電。與線性充電器相比，脈沖式充電器最大的優(yōu)勢就在于熱損耗低。更重要的是，脈沖充電的熱量將散發(fā)在適配器因此不會影響到終端產品。

不過對手機和PDA等便攜設備來說，目前線性充電器仍然是主要應用產品。這主要是由于線性充電器的設計相對簡單。

充分的保護功能仍是基本要求

鋰離子遇到高溫或者高壓容易轉變?yōu)橐兹嫉匿嚱饘?，因此要特別小心避免過充電、過放電以及過流和短路的情況。所以對鋰離子電池充電IC來說，鋰離子電池充電IC除了要有精確的充電控制能力和靈活的管理功能外，還要有充分有效的保護功能。

目前市場對鋰離子電池充電IC的要求主要有過充電電壓保護、過放電電壓保護、過放電電流保護和短路保護等。

此外，鋰離子電池充電IC一般要求能夠承受充電電壓兩倍以上的電壓，以滿足充電過程中的某些暫態(tài)情況下的要求。而反向保護也相當重要的功能，該功能能夠在電池被錯誤反接時給充電電路提供保護。