当前,手机终端使用的电池多为锂电池,所以手机终端的快速充电问题实质上主要是锂电池的快速充电问题。自一百多年前发现铅蓄电池之后,对于二次电池的充电,一直采用的是小电流充电。这种方法充电时间长,效率低。早在上世纪60年代,美国科学家Mass提出了电池的充电定律。对于锂电池的充电,人们已经提出了大量的充电方案:

(1)连续大电流充电模式:该模式是采用连续大电流直接对裡电池进行充电,当电池充到无法承受充电电流时,电流变小,直至电池充满电;

(2)充电电流递减模式:此模式采用的充电电流不断减小,充电电流以—个比较接近于电池承受电流极限的电流值充电,当电池无法承受时,电流会下降到一个比较小的值。

手机快速充电器好不好(手机终端快速充电器介绍)(1)

(3)恒压充电模式:对于锂电池,可以采用恒定电压充电。这种方案一般需要一个精度较高的电压源,精度一般在1%之内,利用这个稳定的电压源对电池进行充电,维持充电电压不变,电流以电池可可以承受的电流充电,电流值逐渐减小,一直到把电池充满为止。

上图给出了一些主流手机的充电时间。由表中可以看出,电池容量在2000-3000mAH的状况下,充电时间还可以忍受,随着电池容量越来越大,巧到4000mAH,乃至于5000mAH的时候,手机充满电将需要将近10个小时,这个充电时间便难以忍受。当需要出门时,恰好遇到手机没电,漫长的等待严重影响人们的生活。

早期,对锂电池充电大多采用恒压模式,即直接将恒压充电器接入锂电池,充电器电压在电池充满电之前保持电压恒定,电流逐渐减小。恒压充电器结构简单,成本很低,但由于恒压充电器的输出电压恒定不变,随着充电电池的不断被充电,恒压充电器的输出电流逐渐减小而下降很多,造成充电速度慢,充电时间过长,效率很低。

现在对手机终端锂电池的理想充电模式是四段充电模式,即手机电池的充电实际有几个过程:低压预冲、恒流充电、恒压阶段、充电截止。

充电器对蓄电池充电的过程中,先采用恒流模式,给锂电池迅速充电,这个过程中,电流不变,大电流对锥电池充电,电压逐渐升高。在电压达到设定值时,退出恒流工作模式,进入恒压模式,电压不变,电流不断减小。这样就完成了一个充电周期。

其中主要的充电过程是恒流充电阶段,也就是说这个阶段的充电时间决定了手机电池充电的快慢。

手机快速充电器好不好(手机终端快速充电器介绍)(2)

对手机终端的快速充电器设计原理,一般采用开关电源芯片,反激式工作方式,电源芯片采用原边反馈模式,PWM调制模式,可以工作在恒流/恒压模式。在恒流控制下,输出功率通过外接电阻进行调节;在恒压控制下,采用多模式工作来达到高性能和高效率。芯片提供的保护功能有软启动和自动重启动、逐周期流限、VDD过压保护、欠压锁定保护等,同时还要采用频率抖动技术使芯片具备优良的EMI性能。

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