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并联充电器IC系统的能量收集和电池组保护

来源:安德普电源科技有限公司作者:高频智能充电机发布时间:2019-09-25 08:50

 背景技术
能量收集IC在市场上开始了最初的采用阶段之后,便可以将适当的换能器的输出转换成用于电池充电器设备的电流。尽管自2000年初开始出现,但最新的技术发展已将能量收集推到了商业可行性的高度。能量收集应用的机会广泛,包括以下方面:

•    在更换电池的情况下更换或给电池供电的系统充电不方便,不切实际或危险
    消除了用于供电或传输数据的电线的要求
•    智能无线传感器网络可监视和优化复杂的工业过程,远程现场安装以及建筑物的加热和冷却系统
    从工业过程,太阳能电池板,内燃机中收集否则浪费的热量
•    各种消费电子配件充电器

这些应用中的许多固有地具有间歇性或间歇性低功率源。并且,许多实现方式都希望为备用电源充电。

并联基准电压源易于使用。他们已经存在了很多年,并且产品种类繁多。但是,它们不能有效地给电池充电。配置一个人来完成这样的任务非常麻烦。此外,难以获得从低电流源或间歇收集的能量源对锂离子/聚合物,纽扣电池或薄膜电池进行准确和安全充电的能力。

在电池方面,尽管技术有所改进,但便携式电子设备的电池或电池组仍需要进行保护和调节,以使其保持最佳运行状态。锂离子/聚合物电池具有高能量密度,低自放电,低维护成本和宽电压范围等优点,是一项为许多电子设备供电的成熟技术,是一种流行的选择。纽扣电池以小尺寸形式提供高能量密度,稳定的放电特性和轻巧的重量。薄膜电池是一种新兴技术,具有诸如大量充电周期和物理柔韧性之类的优点,也就是说,根据最终应用的不同,薄膜电池可以制成几乎任何形状的电池。但是,如果未正确充电和调理,则会对所有这些电池类型造成一些潜在的不利影响。

低功耗充电器
设计挑战可以对可调的并联基准进行编程,以得到合适的电池浮置电压,但是它将缺乏电池充电器的NTC功能。更重要的是,所需的工作电流非常高,以至于无法通过低功率或间歇性电源为电池充电。或者,可以使用齐纳二极管,电阻器,NPN晶体管和用于NTC功能的比较器构建分立的并联基准。但是,它仍将遭受上述相同的限制。另外,相比较而言,它实施起来很麻烦并且会占用大量宝贵的PCB面积。

典型的电池充电器IC需要恒定的DC输入电压,并且无法处理能量突发。但是,间歇的能量收集源(例如室内光伏阵列或压电换能器)会提供能量脉冲。要使用这种能源为电池充电,需要具有低于1uA静态工作电流的独特IC。

锂离子/聚合物化学电池可提供便携式电子设备所需的高性能功能,但必须小心处理。例如,如果锂离子/聚合物电池的充电电压超过建议的浮动电压超过100mV,则会变得不稳定。此外,同时发生高压和高温会对电池寿命产生不利影响,在极端情况下会导致其自毁。除了高温和高压同时可能带来的不利影响外,纽扣电池和薄膜电池还因其体积小而存在容量问题。并联基准是电流馈送的两端子设备,在达到目标电压之前不会消耗电流。并联参考与齐纳二极管一样使用,通常在电路原理图中显示为齐纳二极管。但是,大多数并联基准实际上是基于带隙基准电压的。

并联基准仅需一个外部电阻即可调节其输出电压,因此非常易于使用。没有最大输入电压限制,并且最小输入电压由参考电压的值设置,因为需要一定的净空才能正常运行。

此外,并联基准在很大的电流范围内都具有良好的稳定性。无论是大还是小电容负载,许多分流器也很稳定。

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