重要的電池技能

電池技能可簡(jiǎn)略地分為兩類：不行充電型和可充電型。不行充電電池在使用一次后即廢棄，稱為一次性電池。堿性電池是最常見的家用一次性電池。市面上也有堿性可充電電池，但不在本文的評(píng)論范圍內(nèi)。典型堿性電池具有大約1.5V至1.65V的浮動(dòng)電壓，標(biāo)稱電壓為1.2V,壽數(shù)完畢時(shí)的電壓為大約0.9V.單節(jié)堿性電池壽數(shù)完畢時(shí)的電壓可低至0.7V-0.8V,詳細(xì)取決于負(fù)載電流。表1展示了一些常見的堿性電池裝備。某些使用可采用多種裝備，詳細(xì)取決于產(chǎn)品外形、體系要求、可用解決方法和功耗預(yù)算。

例如，某種無(wú)線光電鼠標(biāo)解決方法的工作電壓范圍是1.8V至3.2V.該鼠標(biāo)使用2節(jié)串聯(lián)裝備的堿性電池便可正常工作，無(wú)需附加穩(wěn)壓電源。假如需求極端緊湊的鼠標(biāo)規(guī)劃，則2節(jié)AA/AAA堿性電池或許不適用。在這種情況下，可使用單節(jié)AA/AAA堿性電池來(lái)削減所占空間，但需求用升壓轉(zhuǎn)換器將電壓升至1.8V。

怎么規(guī)劃便攜式使用的電池

可充電電池被認(rèn)為是二次電池，每次使用后都可將電量盡或許恢復(fù)到原始狀況，直至電池壽數(shù)完畢。本文將以鋰離子電池（Li-Ion）、鋰聚合物電池（Li-Poly）和鎳氫電池（NiMH）為例進(jìn)行說(shuō)明。鎳氫電池是很好的堿性電池替代品，由于其外形和工作電壓范圍與堿性電池類似。傳統(tǒng)鎳氫電池的一個(gè)缺點(diǎn)是自放電率高（每月約20%,如表2所示），但有一家領(lǐng)先的電池制造商已克服了這一難關(guān)，其推出的鎳氫電池系列在出產(chǎn)12個(gè)月后仍可保持至少85%的電容量。恢復(fù)鎳氫電池的電量有簡(jiǎn)略且低成本的解決方法，但采用兩層截止充電辦法（經(jīng)過(guò)充電電流和工作環(huán)境來(lái)指定）的嵌入式充電器將獲得最優(yōu)功用。兩層截止充電辦法結(jié)合了溫度隨時(shí)刻升高和電壓隨時(shí)刻下降（或不變）的特性。

怎么規(guī)劃便攜式使用的電池

鋰離子電池目前被認(rèn)為是老練的電池技能，已廣泛使用于移動(dòng)電話和轎車等領(lǐng)域，由于與十年前比較，其出產(chǎn)成本更低且功用更好。在規(guī)劃多節(jié)電池體系時(shí)，單節(jié)標(biāo)稱電壓為3.6V的電池具有巨大優(yōu)勢(shì)，可削減2/3的電池節(jié)數(shù)。鋰離子電池在質(zhì)量和體積上的高能量密度使其適用于多種便攜式使用，例如個(gè)人媒體播放器或無(wú)線藍(lán)牙（Bluetooth）耳機(jī)。可是，需求供給保護(hù)電路，以將鋰離子電池或許導(dǎo)致的危險(xiǎn)（例如過(guò)充或過(guò)熱）降至最低限度。鋰離子電池的使用壽數(shù)相對(duì)較長(zhǎng)（可充電500-1,000次），假如每天都對(duì)電池充電，在至12年后才需求替換。規(guī)劃合理的鋰離子電池電源辦理體系將延伸電池使用壽數(shù)，并提高整個(gè)體系的可靠性。

電池供電使用中的集成電路

除了體系的主芯片組（假如含有的話）外，現(xiàn)代電池體系規(guī)劃通常至少含有以下集成電路（integratedcircuit,IC）中的一種：

1.電源辦理單元（PowerManagementUnit,PMU）

2.單片機(jī)單元（MicrocontrollerUnit,MCU）

3.電池辦理單元（BatteryManagementUnit,BMU）

本部分將評(píng)論這些IC以及怎么選擇適當(dāng)拓?fù)湟匝由祀姵剡\(yùn)行時(shí)刻并到達(dá)規(guī)劃目標(biāo)。

PMU在體系中供給調(diào)理后的電壓或電流。某些穩(wěn)壓功用集成在主芯片組內(nèi)。可是，由于布線復(fù)雜性、EMI問題和功用缺乏（包含電源輸出通道數(shù)不行或負(fù)載才能缺乏等），仍需求單片式轉(zhuǎn)換器。單片式電壓轉(zhuǎn)換器可供給單個(gè)或多個(gè)輸出。

電池供電使用常用的功率調(diào)理拓?fù)浒幌抻诰€性穩(wěn)壓器、開關(guān)電容穩(wěn)壓器和電感開關(guān)穩(wěn)壓器。所有這些拓?fù)涞墓τ枚际窍嗤模丛谝?guī)劃的電流范圍內(nèi)對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓（如直流-直流轉(zhuǎn)換器），或在指定的電壓范圍內(nèi)調(diào)理電流（如LED驅(qū)動(dòng)器）。每種拓?fù)浠蛟S都需求獨(dú)自一篇文章來(lái)進(jìn)行介紹。本文重點(diǎn)介紹電源辦理規(guī)劃的基礎(chǔ)知識(shí)。

在選擇穩(wěn)壓器時(shí)，很容易想到低壓差穩(wěn)壓器（LowDropoutRegulator,LDO）。LDO的EMI問題最少，并且需求的外部元件數(shù)通常也最少。

POUT=VOUTxIOUT公式1

PIN=VINx（IOUT+IQ）公式2

η=POUT/PIN=VOUTxIOUT/VINx（IOUT+IQ）公式3

IQ《IOUT時(shí)，

η=VOUT/VIN公式4

假如輸出電流遠(yuǎn)大于靜態(tài)電流（IQ），則可以忽略IQ.有關(guān)線性電路，輸入電流等于輸出電流與靜態(tài)電流之和。因而，功率可簡(jiǎn)化為輸出電壓除以輸入電壓，如公式4所示。在電池供電規(guī)劃中，IQ非常重要，由于待機(jī)時(shí)刻將決定替換一次性電池的頻率或?qū)Χ坞姵剡M(jìn)行充電的頻率。延伸待機(jī)時(shí)刻的辦法之一是選擇低IQ器材。