情況B) 在 3.6V和系統(tǒng)負載 2000mA接通的情況下,部分充電的電池。
在系統(tǒng)負載接通之前,充電器會處于 CC 模式,并以700mA的電流為電池充電,與情況 A 類似。當系統(tǒng)負載接通時,如果使用圖3中的配置,由充電器為系統(tǒng)負載提供700mA的電流,其余1300mA 由電池提供。
如果使用圖5中的配置,由充電器為系統(tǒng)負載提供 1138mA 的電流,而其余 862mA 由電池提供。
這兩種配置都相當于功率控制;但在圖5的配置中,所有輸入功率都被使用。這里需要權衡的是電池和系統(tǒng)負載之間的68m?串聯(lián)組件。在兩種配置中,一旦系統(tǒng)負載關斷,700mA都流向電池。
情況C) 在 4.2V和系統(tǒng)負載 400mA 接通的情況下,完全充電的電池。
在系統(tǒng)負載接通之前,充電器是關斷的。當負載接通時,系統(tǒng)功率首先來自于電池。只要VBAT < VOREG - VRCH,充電器就會啟動,VRCH 是 再充電閾值,為120mV。由于輸入電源為5V 900mA,充電器能提供的最大可用電流為 5V/4V?900mA?92%=1035mA (這里假設電池電壓降至為4V)。充電器啟動時,充電器試圖以 700mA的充電電流為電池充電。不過,由于系統(tǒng)負載仍然存在,故若采用圖3中的配置,實際上只剩下300mA為電池充電。
如果采用圖5中的配置,當負載接通時,635mA的電流流向電池,由充電器為系統(tǒng)負載提供400mA的電流。而充電器輸出電流共為1035mA,故這是很 好理解的。一旦系統(tǒng)負載關斷,全部700mA電流流向電池直到電池進入CV模式;這時,充電電流減小。需要權衡的是電池和系統(tǒng)負載之間的68m?串聯(lián)組 件。
情況D) 在 4.2V和系統(tǒng)負載 2000mA接通的情況下,完全充電的電池。
在系統(tǒng)負載接通之前,充電器是關斷的。當負載接通時,若采用圖3的配置,功率首先來自于電池,而電池充電器幾乎立即啟動,并進入CC模式。這是因為鋰離子電池一般都有一個150m的輸出阻抗,該阻抗幾乎立刻使 VBAT < VOREG - VRCH。就如情況C一樣,充電器試圖以700mA的電流為電池充電。但由于系統(tǒng)負載為2000mA,因此 700mA的電流從充電器流向負載,剩余1300mA的系統(tǒng)負載電流由電池提供。
如果采用圖5的配置,當負載接通時,1035mA的電流從充電器流向負載,剩余965mA的電流由電池提供。當系統(tǒng)負載關斷時,700mA電流流向電池,直到電池進入CV模式,這時,充電電流開始減小。同樣的,這里需要權衡的是電池和系統(tǒng)負載之間的 68m串聯(lián)組件。
為無電池或深度放電的系統(tǒng)供電
在VBUS POR之后,F(xiàn)AN5402 和 FAN5405 利用缺省參數(shù)繼續(xù)充電,把VBAT調節(jié)至3.54V,直到主處理器發(fā)出命令或15分鐘的看門狗定時器到時限。采用這種方法,F(xiàn)AN5402/05 在無電池下也能夠啟動系統(tǒng)。
不過,在電池深度放電的情況下,電池電壓低于系統(tǒng)負載所需的供電電壓,圖3和圖5的功率路徑實現(xiàn)方案無法啟動系統(tǒng)。
相反,即使在電池電壓大大低于系統(tǒng)負載工作所需電壓時,圖1中實現(xiàn)的功率路徑仍然能夠為系統(tǒng)供電。這是圖1電路與FAN5400相比的主要優(yōu)勢。不過,很重要的一點是,放電周期內的曲線斜度必需極為陡峭,這意味著在數(shù)秒內電池電壓就能夠上升到滿足最小系統(tǒng)負載要求的水平。
圖6所示為充電的周期行為,為一個普通電池充電至穩(wěn)定的 3.4V 所需的時間為 40 秒鐘。這個過程的解釋如下。
(A) 當VBAT > 3.4V時,處理器被喚醒,這種情況在 VBUS 插入大約 15 秒鐘后出現(xiàn)。
(B) 在處理器對 IC 程序設計以獲得更大充電電流后約 1 秒鐘,電池保護 FET 關斷。這會造成 VBAT下降 (不再有 FET 體二極管與 VBAT 串聯(lián))。
![](http://www.powersystems.eet-china.com/STATIC/ARTICLE_IMAGES/201205/PSCOL_2012MAY02_PSTE_AN_01_2.jpg)
圖6 深度放電電池的電荷特性
總結
在電池電量極低或深度放電時,圖 2 所示的 FAN540X 部分功率路徑雖然也會出現(xiàn)無法立即為系統(tǒng)負載供電的情況,但對普通手機電池來說這只是 40秒而已。在這一缺點與 FAN540X 提供的優(yōu)勢之間進行權衡是很重要的。本文詳細討論了這種優(yōu)勢,結果顯示如圖 3 所配置的 FAN5400在電池和系統(tǒng)負載之間沒有耗能串聯(lián)組件,而且能夠提供兩個更重要的動態(tài)功率路由優(yōu)點:系統(tǒng)與電池之間功率共享;以及為無電池的系統(tǒng)供電。