请教电池充电和供电

black · 发表于 2006-9-15 13:33:00

向各位前辈请教：[52RD.com]
目前手机和PDA等手持设备的充电和供电是否都采用了电源自动切换功能？即当电源Adapter有电时，手机上的各电路将从Adapter取电，电池断开供电，进入充电状态？[52RD.com][52RD.com]
如果不做到自动切换，则手机工作所需的电流，将和充电电流由同电路供应，那么这时如何保证对电池充电的控制呢？因为充电芯片无法通过检测电流来判断电池的充电状态.

ghfirst · 发表于 2006-9-15 14:29:00

不是自动切换的,现在的充电芯片可以检测充电电流.充电分为恒压和恒流两个过程

black · 发表于 2006-9-15 16:25:00

多谢！
但我仔细看了Ti的TPS65010的应用电路，我认为如果不切换，手机工作所需的电流和电池充电的电流混在一起，充电芯片怎么区分哟？而且充电芯片在恒流充电时，其充电芯片提供电流很少，手机也工作不起来呀？

simon · 发表于 2006-9-16 15:51:00

所以说，充是充，供是供。

既然应用电路中把VBAT拉到VINCORE和VINMAIN，那必然是电池供电；充电电流的大小是从充电器AC到电池这路，电池供电这路在其后面，不会冲突。充电芯片只要侦测充电电流大小即可。系统又从电池耗了多少电出去那是另外的事情；如果耗电比较大，电池充电时间一般会设timeout也部分出于这个原因。[br]+3 RD币

black · 发表于 2006-9-16 20:48:00

多谢simon!
但VBAT拉到VINCORE和VINMAIN，我认为只要充电芯片输出的电压比电池的电压，系统消耗的电流就会从充电芯片出来，而不会从电池出来。当然，如果充电电流很大，而系统消耗电流比较小，还是有大部分电流充入电池。我想这在恒流充电阶段是没有问题的。但我认为在恒压阶段有点问题。
因为在恒压阶段，电池充电快要结束而要求充电芯片停止充电时，如果系统消耗的电流还是大于充电控制芯片判断充电结束的电流时（即一般为0.1C时），则充电芯片就无法判断电池的充电是否要结束了，而继续保持充电状态，最后只能靠定时器超时而停止充电。
不知我的理解对不对？请指教！

另外，TI和Linear也推出了自动切换的芯片，或通过MOS管来控制，即当AC adapter有电时，系统消耗的电就从会AC adapter取，系统电源与电池连接的电路断开，充电芯片就只给电池充电，真正做到了充电、供电分离。那手机设备为什么不用这种芯片或电路呢？（因为从成本及芯片供应来看，这种芯片不是主流。）[br]+3 RD币

ghfirst · 发表于 2006-9-18 10:03:00

充电终点控制:
 1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点;
 2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点;
 3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大;
 4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值
 5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要 充进130%标称容量所需的时间来控制;
 6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60时应当停止充电。
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samiou · 发表于 2006-9-20 22:37:00

6楼的充电终点基本是针对镍氢电池的,锂电池不能这样.

black · 发表于 2006-9-24 11:47:00

samiou兄，能否提供详细介绍？

simon · 发表于 2006-9-27 14:10:00

<DIV class=quote>以下是引用black在2006-9-16 20:48:00的发言：
多谢simon!
但VBAT拉到VINCORE和VINMAIN，我认为只要充电芯片输出的电压比电池的电压，系统消耗的电流就会从充电芯片出来，而不会从电池出来。当然，如果充电电流很大，而系统消耗电流比较小，还是有大部分电流充入电池。我想这在恒流充电阶段是没有问题的。但我认为在恒压阶段有点问题。
因为在恒压阶段，电池充电快要结束而要求充电芯片停止充电时，如果系统消耗的电流还是大于充电控制芯片判断充电结束的电流时（即一般为0.1C时），则充电芯片就无法判断电池的充电是否要结束了，而继续保持充电状态，最后只能靠定时器超时而停止充电。
不知我的理解对不对？请指教！

另外，TI和Linear也推出了自动切换的芯片，或通过MOS管来控制，即当AC adapter有电时，系统消耗的电就从会AC adapter取，系统电源与电池连接的电路断开，充电芯片就只给电池充电，真正做到了充电、供电分离。那手机设备为什么不用这种芯片或电路呢？（因为从成本及芯片供应来看，这种芯片不是主流。）

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关于充电截止，一般手机在充电时的功耗大多在40mA左右，离0.1C（70mA）还是有一定距离。当然，对于专门的充电芯片，它不一定只用于手机，有可能用于某种功耗一直较大的场合，这样的话你说的自动切换的功能是需要的。如果没有那也就要靠timeout了，一般这个timeout基本也是RC时延的原理，所以充电芯片都会留个电阻在外面可给用户在一定范围内设置充电结束时间。不过，靠timeout来结束充电显然太生硬，不是很人性化。
手机设备不用这种芯片，大多数的手机参考方案都有相互配套的ABB/DBB，ABB负责整个系统的供电，不同电压的电一般都是从LDO出来的，当然现在由于CORE电越来越低，有用DCDC的，但不管怎样这些LDO/DCDC都需要一个输入。对ABB来说，他的输入电源都是接在VBAT上的。当然你完全可以自己更改设计，在芯片设计可以的情况下，把这个输入改成可切换成AC adapter的。但ABB本身的参考设计一般都是VBAT，ac不是不可以，但ac这个东西毕竟千差万别，IC厂家控制不了，很可能对芯片造成影响，到头来人家还说他的芯片不好；比如AC的输出电压有的高至7.0V，另外AC确实有较大的纹波，用它做供电源毕竟是不好的。另外对于专门的ABB来说，因为里面有时钟，对它来说做timeout很容易实现。专门的控制芯片没有时钟，大多用RC实现。
TI这种充电芯片多用于高端平台的外围设计，这样你可以用，但有问题是用于自己的电源设计问题，和平台无关[br]+3 RD币

zqyy · 发表于 2006-10-10 17:20:00

一般手机中不作切换的，只有在DPHONE（无线固话）就是用模块的东东，是用的镊氰电池，由于其充电时电池电压为5V,需要做切换。
手机也不是通过检测电流来判断是否充满，而是通过ADC检测电池电压来判断的。电流检测只是做保护用（过流保护）[br]+3 RD币

aquasnake · 发表于 2006-10-11 00:57:00

<DIV class=quote>以下是引用black在2006-9-15 16:25:00的发言：
多谢！
但我仔细看了Ti的TPS65010的应用电路，我认为如果不切换，手机工作所需的电流和电池充电的电流混在一起，充电芯片怎么区分哟？而且充电芯片在恒流充电时，其充电芯片提供电流很少，手机也工作不起来呀？

</DIV>

<DIV class=quote>以下是引用black在2006-9-15 16:25:00的发言：
多谢！
但我仔细看了Ti的TPS65010的应用电路，我认为如果不切换，手机工作所需的电流和电池充电的电流混在一起，充电芯片怎么区分哟？而且充电芯片在恒流充电时，其充电芯片提供电流很少，手机也工作不起来呀？

</DIV>

关于此部分，我有如下总结，现公之于众
（1）.基本电路，Vchrg通过充电电路至Vbat，系统PMU输入由Vbat进来
优点：从Vchrg到Vbat到PMU输入只一条路径，系统电源路径清晰，电池利用率高，电路简洁。
缺点：在充电的情况下，当电池电量低的时候，可能存在开机后系统电力不足又自动关机的现象。因为从Vchrg到Vbat到PMU的路径是单一的，当充电情况下，系统的电流也一样受到BAT输出的制约。另外在不加电池的情况下可能开机不能（这个需要在电池端并电解电容来解决）
总结：此电路几乎就是所有手机平台推荐的电路，是经得起量产验证的。虽然有挑剔的使用者发现充电时候的不人性化（充电的时候使用的话会加大充电时间甚至表面上看似充不进），但是改进的话只会更糟糕（具体见下）
（2）.Vchrg另外连至PMU输入，用双路二极管隔离Vchrg与Vbat.
优点：可以在Vchrg充电的同时又开机。当Vchrg ＞Vbat时，Vcarg既给Vbat充电，同时又给PMU做输入；当Vchrg ＜ Vbat时,由Vbat做PMU输入。由于是双路二极管隔离，充电系统与电源下变系统其实是并联的，不存在开机时候充电电流不足而自动关机的现象。
缺点：由于在Vbat到PMU的路径中串入一个二极管，存在大约0.4~0.5V的压降，造成手机电池利用率的降低：PMU实际至少需要3.0V的输入电压才能使内部LDO输出2.8V稳定；加上0.4V的修正，则电池在3.4V的时候PMU已无能为力。这样的话，电池利用率为电路1时候的(4.2-3.4)/（4.3-3.0)=61.6%,则理论上待机时间降低为电路（1）的61.6%.另外电池校准可能不是很准。
总结：虽然此电路逻辑功能很好，但是在手持系统电池容量紧张的情况下非常不适合。（1）的优点正好是（2）的缺点，（1）的缺点也正好是（2）的优点。此电路的初衷是为了改进（1）的某些“使用上的不人性化”，但是显然得不偿失！！
（3）.用1个二极管与一个P-MOS隔离Vchrg与Vbat。P-MOS G极下拉地永远有效，实际上把它当作一个超低压降的二极管使用。（2）的改进版。
优点：同（2）
缺点：同（2），但是由于电池通路用了P-MOS，压降损失捎好于（2）
总评：相对于（2）改进不大，而且似乎实际上根本就不可逾越。也就只能提高约10%的电池使用率。
（4）见到某设计电路用2个MOS，来切换Vchrg与Vbat
优点：同（2），（3）
缺点：比（2），（3）更多。其一，Vchrg过来中间没必要使用MOS，因为通常是5V充电，节约压降无作用，二极管足矣！其二，用ARM GPIO控制MOS导通，这个BUG很大，首先要电池有电的情况下开机，然后检测到Vchrg有高电平，然后再打开MOS切到Vchrg,这个过程中要首先满足Vbat开机引导这个必要条件，一旦电池电量低到不足以维持开机，则（1）的缺点又回来了，好笑么？这个电路正是此BUG集大成者！！
总评：简直垃圾设计，该改进的优点结果都是缺点
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这个电池充电的配置思路，是手机平台电源切换设计的成长过程。有的人只经历了1，有些人到了2则回归于1，另外少部分人经历了1、2、3又归于1。但是4，应该只是经历了1后才出现的，设计4的人可能都没经历过2，3，而经历过2，3的又很好笑4，基本不会去这样设计。
不过，手机业玩的人越来越多，这上面跌交的也越来越多，关于此部分，要么什么都不考虑照抄平台，否则都会有误入陷阱的危险[br]+3 RD币

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