充电器的性能指标

　　随着便携式电子产品在各个领域的广泛应用，作为电源的充电电池如镰镉电池、镍氢电池及锂电池的性能要求越来越高，与之配合的充电器集成威廉希尔官方网站 的发展也日益引入瞩目。集成威廉希尔官方网站 一般是在一块厚0.2～0.5mm、面积约为0.5mm 的***型硅片上通过平面工艺制做成的。这种硅片（称为集成威廉希尔官方网站 的基片）上可以做出包含为十个（或更多）二极管、电阻、电容和连接导线的威廉希尔官方网站 。
　　世界各国半导体器件生产厂家为了占领这个市场，纷纷推出自己的充电器集成威廉希尔官方网站 新产品。生产厂家之多，新产品开发之快，竞争之激烈，达到空前程度。据不完全统计，生产充电器集成威廉希尔官方网站 的厂家有十几个之多，其产品型号如下表所示。
　　
　　一、充电器的性能指标
　　现代充电器的主要要求是充电时间短及安全（不损伤电池及缩短电池寿命）。这就要求充电器集成威廉希尔官方网站 能驱动大电流并有较强的检测能力和完善的充电过程。一般快速充电器充电时间都在1小时之内，故要求充电电流大。大部分充电器集成威廉希尔官方网站 允许1c-5c的充电率（老式充电器按标准充电方式，其充电率是C/10）。如TEA1101型，其充电率可达1c-5c，可在0.5小时内充完800mAh的电池，在1小时内充完1600mAh的电池。1CS1700型采用4C充电率，可在20分钟内充满500mAh的镰镉电池。bq2005集成威廉希尔官方网站 做成的充电器充镍氢电池的时间为1～1.5小时，而充镍镉电池仅需10～20分钟。
　　在充电过程中，电池内部温度、压力随电压的增加而增加，特别是在快充满时，其增加速度甚快。其关系曲线如下图所示。
　　
　　电池是否充满的依据是以下1项或几项：（1）检测到-△V／△t（一般称为-△）；（2）检测到设定的最高充电电压Vmax（根据充电电池个数而定），（3）检测到的最高温度Tmax、AT或△T/△t；（4）达到设定的充电时间tmax。
　　-△的检测是大部分充电器集成威廉希尔官方网站 判断是否充满的主要依据，而Vmax、Tmax、tmax一般仅作为保护措施，因为在充电时，测量温度与环境温度影响较大，不容易测准。对镍氢电池来说，过度充电引起的高温加剧内部氢气活动，压力增加过高有爆炸的危险。另外，镍氢电池快充满时，其-△值很小，甚至△V／△t≈0，故对检测灵敏度的要求很高。因此，有的充电器集成威廉希尔官方网站 在检测到镍氢电池的△V／△t =0时，即认为充满，也有充电器以检测△V／△t作为结束镍氢电池快充的依据（bq2003）。TEA1100型对-△的检测分辨率为7.5mV／单元，其后开发出的TEA1101的分辨率提高到2mV／单元。后者适于充镍氢电池。
　　镍铬电池的容量比镍氢电池或锂离子电池低，具有低阻抗特性，对于需要短时间大电流的应用场合很具吸引力。但镍铬电池如果未经充分放电又进行充电，或者长时间处于小电流放电状态，就会产生枝状晶体，引起“记忆效应”，从而导致电池内阻变大，容量变小，缩短了电池寿命。如果在充电前进行完全放电，使每节电池的电压降到1.0V左右，就能消除引起“记忆效应”的枝状晶体，恢复电池的性能。镍氢电池具有较高的容量，但其自放电率也较高，约为镍铬电池的二倍。在初始阶段其放电率尤高（每天放掉1%）。所以镍氢电池不宜用于需要长时间保持电池容量的场合。就充电方式而言，两种电池非常相似，都是以恒流的方式进行充电，可采用快速、标准或者涓流的方式进行充电。它们都能以超过2C（C为电池容量，单位为安培）的速率进行充电（但一般采用C/2速率）。由于存在内部损耗，充电效率一般小于100%，所以，在采用C/2的速率充电时，通常需要两个多小时才能把电池充满。充电过程中的损耗随着充电速率和电池的不同而不同。在恒流充电时，电池电压会缓慢达到峰值（△V/At变为0），镍氢电池需在这个峰值点终止快速充电，镍铬电池的充电须在峰值点后当电池电压开始下降时（△V/At变为负）即终止快速充电，否则会导致电池内压力和温度上升而损坏电池。当充电速率大于C/2时，则要监测电池的电压和温度，因为当电池快充满时，电池的温度会急剧上升。对于镍铬电池和镍氢电池，还可以采用比较简便的涓流充电，这时只会造成极小的温升，不会损坏电池，也就无需终止涓流充电或者监测电池的电压。
　　二、充电方式殊途同归
　　老式的充电器采用恒压充电或恒流充电，即在整个充电过程中，充电电压及电流是不变的。新一代的充电器集成威廉希尔官方网站 则因设计者不同而充电过程各异。
　　一般最简单的快速充电器的充电过程分为两个阶段：快速充电及涓流充电。当充电器检测到一△后，自动从快速充电转为涓流充电。快速充电率与滑流充电率可由用户选择。如TEA1101快速充电率为1c～5c，其涓流充电率可在0.05c～0.25C范围内选择。ICS1700型采用Reflex充电方式。在充电过程中，它以秒为操作单位，在每一单位分四个阶段。第一阶段为983ms，处于充电状态；第二阶段为2ms，停止充电；第三阶段为5ms，大电流放电；第四阶段为lOms，供检测读取电压数据。这种充电方式如图（a）所示。采用这种充电方式可防止充电过程中在电极板上形成化学结晶。
　　
　　ICS1700内部有一个16位的ROM及一个简单的数字信号处理器（DSP）。ICS1700A又有新的改进，增加了软启动功能，仍分四个阶段充电，如图（b）所示。
　　
　　如上图所示， bq2003型充电分四个阶段，①待充电（对电池检测）；②放电（每个电池放到1V）；③快速充电（以脉冲方式充电）；④补充充电（允4秒后停30秒的循环方式，也是按脉冲方式充电）。
　　UT500型的充电方式与ICS1700有相似之处。它有4ms的大电流放电时间，如下图所示。
　　
　　ATC105充电器集成威廉希尔官方网站 采用先放电再充电的方式，并有自动转换功能。这种充电方式可防止因电池储电量没有用完就充电所造成的“记忆效应”（或称存储效应）。
　　三、附加功能各有千秋
　　为了提高充电器的性能，各公司都在充电器集成威廉希尔官方网站 上增设了一些便于使用的附加功能。如ICS1700除了用一个LED显示充电状态外，还用两个LED来分别显示有无过温、电池是否不良。ATC105除用两个LED显示充电、放电状态外，还有一蜂鸣器可发出报警声，以表示电池故障（电池开路、短路等异常情况），如下表所示。UT500有5个LED，分别表示充电电压的百分比（20%、40%、60%、80%、IOO%）。
　　
　　
　　如表示100%的LED亮，表示电池已充足，如上图所示。它还可以通过译码器驱动LED，使之更为醒目，如下图所示。
　　
　　四、减少管脚简化威廉希尔官方网站
　　集成威廉希尔官方网站 管脚的多少反应了内部结构复杂的程度，在一定程度上也反应出对外围元件的需求量。也就是说，在满足充电器性能条件下，充电器集成威廉希尔官方网站 管脚越少，设计的水平越高。
　　bq2001型是24脚器件。bq2003是16脚器件，而最新的bq2002则是一个8脚器件bq2002同样能充镍镉电池及镍氢电池，能检测最高温度Tmax及最长充电时间tmax。它可分三个阶段充电（快速充电、补充充电及涓流充电）。8脚bq2002的问世是一个较大的突破。
　　DS1633型充电器集成威廉希尔官方网站 在功能上不如其它产品完善，仅仅是检测充电电池的Vmax及充电时间tmax，但它是一个三端器件，不需外围元件，使用十分方便。这是它独特的优点。DS1633内部有EPROM，其充电时间为8小时，充电电流因型号不同有所差异，如表3所示。
　　五、新颖插头式充电器集成威廉希尔官方网站
　　DC-151是超小型、全功能的插头式最新产品。它内部有BCC100型及BC101型两种充电器集成威廉希尔官方网站 。这种充电器的特点是：（1）体积小（53crri3），重量轻（100g），（2）可充镍镉电池及镍氢电池；（3）有-△检测功能；（4）快速充电电流为600mA．涓流充电电流为60mA（充5个电池）；（5）内部有tmax控制器；