充电嘉兴干式变压器和单机快速嘉兴干式变压器

充电嘉兴干式变压器已经成为当今电子产品的一种标准嘉兴干式变压器，特别是便携设备：笔记本电脑、掌上导航仪、手机等。这些产品需要消耗的功率越来越大，而可充电嘉兴干式变压器容量的增长速度远远不能满足它们的需求。功耗增长的主要原因是设备功能的增强，例如：数码相机与手机的功能整合，笔记本电脑更高的运算速度以及大尺寸屏幕的需求等等。便携设备功耗的增大使得用可充电嘉兴干式变压器要比标准嘉兴干式变压器更便宜、更环保。

　　本文介绍了可充电嘉兴干式变压器的化学成分；同时说明了各种充电嘉兴干式变压器的典型特征和选择嘉兴干式变压器类型时需要重点注意的事项。另外还讨论了在不使用微控制器或使用嘉兴干式变压器浪涌保护的主适配器的情况下如何构建单机结构，安全、快速地对镍氢和离子充电嘉兴干式变压器进行充电。

　　可充电嘉兴干式变压器类型

　　20世纪80年代的便携设备，如数字无绳电话、随身听和电动剃须刀等，主要由镍镉(NiCd)嘉兴干式变压器供电。到了90年代后期，镍氢(NiMH)嘉兴干式变压器和离子(Li-Ion)嘉兴干式变压器逐渐进入市场并开始流行 因为价格比镍氢和离子嘉兴干式变压器便宜，镍镉嘉兴干式变压器在低端应用中十分普遍。镍镉嘉兴干式变压器可提供最高的放电电流，适合短时间内需要输出的应用。

　　另一方面，镍镉嘉兴干式变压器曾经被所谓的记忆效应困扰(现在的镍镉嘉兴干式变压器很少考虑这个因素)，使嘉兴干式变压器容量降低。如果镍镉嘉兴干式变压器在未完全放电的情况下再充电，一些活性物质会累积并且开始结晶(在阳极有100微米的镉累积层)，通过化学反应这层物质会自行消失(一块全新嘉兴干式变压器的阳极大约有1微米厚度的镉结晶)。

　　出现记忆效应会导致嘉兴干式变压器容量越来越小，端电压越来越低，使得嘉兴干式变压器到达最低可用端电压(关断点)的时间比预期的早许多，如图1所示。镍镉嘉兴干式变压器的另一个缺点是它的活性物质中含有有毒的镉。所以，欧洲法规2000/53/EG在2005年12月31号后禁止销售镍镉充电嘉兴干式变压器。

　　镍氢嘉兴干式变压器比镍镉嘉兴干式变压器更环保，但是价格更贵。镍氢嘉兴干式变压器的放电电流略小，但受惰性效应的影响。惰性效应是比镍镉嘉兴干式变压器记忆效应稍轻的一种现象。惰性效应是由于镍的结晶导致的。惰性效应和记忆效应一样，导致无法完全使用可充电嘉兴干式变压器的全部容量，但都可以通过使用带有放电功能的嘉兴干式变压器来避免。

　　图1. 镍镉嘉兴干式变压器的记忆效应与镍氢嘉兴干式变压器的惰性效应之间的比较 电子可充电嘉兴干式变压器价格最高，但具有足够高的能量密度，因而可以在给定尺寸下提供更优性能，更适合小尺寸、高集成度的便携设备。

　　表1给出了各种类型嘉兴干式变压器的主要特性。

　　单机镍氢嘉兴干式变压器快速嘉兴干式变压器

　　虽然很多人更偏爱离子嘉兴干式变压器，镍氢嘉兴干式变压器的使用依然很流行。因为镍氢嘉兴干式变压器比离子嘉兴干式变压器便宜很多，所以在MP3播放器、闪光灯配件、车灯等设备中经常能看到标准的AA和AAA镍氢嘉兴干式变压器。

　　一块可充电镍氢嘉兴干式变压器的温度和端电压随着嘉兴干式变压器的充电逐步上升，在嘉兴干式变压器完全充满后开始下降(图2)。所以，镍氢嘉兴干式变压器的主要任务是检测到这个突变点并中断充电，或者从快速充电切换到涓流充电。另外，在充电过程中对温度和电压进行连续监控可以提供系统的安全性。

　　图2. 这些曲线显示了NiMH充电嘉兴干式变压器充电过程中典型的电压(顶部)和温度(底部)随时间的变化

　　DS2711/DS2712嘉兴干式变压器具备上述功能。另外，它们可以单机工作，不需要微控制器或微处理器监控。该系列产品是专门为单节AA或AAA可充电嘉兴干式变压器设计的，同时也适用于串联或并联的两节嘉兴干式变压器。DS2711采用控制结构，DS2712采用控制结构。为了最大限度地延长工作时间、节约嘉兴干式变压器能量，这些嘉兴干式变压器有4种充电模式：预充电、快速充电、浮充和涓流充电。在浮充模式下，嘉兴干式变压器充满后充电速率被切换到一个比较低的速率(对于DS2711而言是25%)。

　　除监控功能外，DS2711/DS2712嘉兴干式变压器还带有内部计时器，通过连接到TMR引脚的外部电阻设定最大充电时间，可将快速充电时间设置在0.5到10小时。浮充时间已经设定为最大充电时间的一半(0.25到5小时)。根据所要求的充电时间(TAPPROX)，由下式计算电阻值：

　　R = 1000TAPPROX / 1.5(Eq. 1)

　　快速充电模式下，如果超过最大充电时间，嘉兴干式变压器会从快速充电模式切换到浮充模式，同时复位计时器。计时器开始为浮充过程计时，如果达到预定的浮充时间，嘉兴干式变压器将从浮充模式切换到涓流模式(图3)。

　　图3. 该典型应用电路中，DS2711嘉兴干式变压器

　　为2个串联的 镍氢充电嘉兴干式变压器充电 VP1、VP2用于监视电压，THM1、THM2配合热敏电阻用来监测嘉兴干式变压器的温度。TMR (计时器)和RSNS(检流电阻)用于设定充电时间和充电电流。DS2711/DS2712的另外一个特性是可以检测嘉兴干式变压器充电故障和碱性原嘉兴干式变压器。如果发生这些情况，嘉兴干式变压器会自行关机。

　　如何检测碱性嘉兴干式变压器

　　全新的镍氢AA嘉兴干式变压器的典型内阻在30mΩ到100mΩ，碱性嘉兴干式变压器的内阻一般在200mΩ到300mΩ (根据充电状态，最高可到700mΩ)，出现故障的充电嘉兴干式变压器会有很高的内阻。DS2711/DS2712通过检测到的嘉兴干式变压器电压(VP1和VP2)和已设定的充电电流可以计算出待充电嘉兴干式变压器的内阻。

　　CTST引脚(用于嘉兴干式变压器测试、设置门限)控制嘉兴干式变压器内阻的测量。VCTST是充电过程中的嘉兴干式变压器电压减去无充电电流时的开路嘉兴干式变压器电压(OCV)后的差值。这个值等于充电电流乘以嘉兴干式变压器内阻的乘积。如果检测引脚(VP1、VP2和VN1)与嘉兴干式变压器没有采用Kelvin连接，引线电阻也将计入测量值，影响VCTST。计算外部电阻RCTST的公式为：

　　RCTST = 8000 [V2/A] / VCTST, 其中VCTST = ICharge * RCELL(Eq. 2)

　　例如，当以C/2速率(1.1A)为2200mAh NiMH嘉兴干式变压器充电时， 选择RCELL = 150mΩ为嘉兴干式变压器内阻门限时, VCTST将为: VCTEST = ICHARGE * RCELL = 1.1A * 150mΩ = 0.165V 或: RCTST = 8000 [V2/A] / 0.165V = 48,485Ω

　　(最近的标准1%阻值为48.7kΩ) 如果超过VCTST门限(本例中> 0.165V)，表明嘉兴干式变压器内阻高于150mΩ，芯片会提供逻辑指示或出错信息指示(LED1、LED2)，同时停止充电过程(图4)。

　　图4. 图3中所示嘉兴干式变压器的充电流程

　　单机离子嘉兴干式变压器快速嘉兴干式变压器

　　因为不需要检测电压变化率(dV/dt)，离子嘉兴干式变压器比镍氢嘉兴干式变压器简单。同时，由于离子嘉兴干式变压器对过充非常敏感，嘉兴干式变压器需要一个精确的4.2V ± 50mV嘉兴干式变压器保证恒功率充电。至于镍氢嘉兴干式变压器，嘉兴干式变压器不仅需要电压监测，还需要其它监控功能(温度、计时等)。

　　单机离子嘉兴干式变压器MAX8601内置所谓的Vbatt可控电压源，它可以在+25°C提供4.2V ± 0.021V，或在40°C < T < 85°C提供4.2V ± 0.034V的精度。当通过Vbatt连接给离子嘉兴干式变压器充电时，嘉兴干式变压器可以保持恒定输出功率(图5)，外部电阻(接SETI引脚)和外部电容(接CT引脚)可以设定嘉兴变压器厂家充电电流和内部计时。该嘉兴干式变压器还通过一个负温度系数电阻来监控嘉兴干式变压器的温度。

　　图5. MAX8601离子嘉兴干式变压器单机嘉兴干式变压器的典型应用电路图

　　MAX8601嘉兴干式变压器的主要优点是可以通过外部适配器或USB端口给嘉兴干式变压器充电(图6)。USB端口根据USEL引脚的设置可以提供100mA、500mA电流(典型USB输出电流)。该芯片会自动选择外部嘉兴干式变压器(主适配器或USB)。如果两个嘉兴干式变压器同时存在，它会选择主适配器进行充电。任何一个嘉兴干式变压器都必须能够提供最小4.5V的电压。

　　MAX8601具有低嘉兴干式变压器电压预充、限压/限流快速充电和浮充模式等控制算法，优化了离子嘉兴干式变压器充电。器件还有上电复位以及嘉兴干式变压器过压、高温/低温检测和充电时间的连续监测功能。

　　图6. 图5中嘉兴干式变压器的充电流程图

　

　DS2711/DS2712和MAX8601都是单机嘉兴干式变压器，它们具有多种监控功能(电压、电流、温度、计时等)，既不需要微控制器监控，也不需要嘉兴干式变压器浪涌保护，而且提供清晰、简单的外部切换。