Qualcomm平臺(tái)充電總結(jié)1．鋰離子電池充放電特性1.1.鋰離子電池充電電壓的上限必須受控制，一般不超過(guò)4.2V。(視具體情況，一般控制在4.10V－4.35V不等）1.2.單體電池充電電流通常限制在1C以下。1.3.單體電池放電電流通?？刂圃?C以下。1.4.單體電池放電電壓通常不能低于2.2V。電池電量與電壓對(duì)照曲線2．充電通路晶體管的控制和功率限制外部通路晶體管的控制驅(qū)動(dòng)器包含在了PMIC中；這個(gè)驅(qū)動(dòng)的輸出可以?xún)?nèi)部晶體管應(yīng)用，也可以通過(guò)CHG-CTL-N腳供外部應(yīng)用。如果需要的話(huà)，一般操作時(shí)PMIC使用通路晶體管的閉環(huán)控制來(lái)校準(zhǔn)VDD電壓，快速充電（恒流充電）時(shí)的檢測(cè)電流（IDET），或者充電最后狀態(tài)的電池電壓。通路晶體管的阻抗也被增加以用來(lái)過(guò)流保護(hù)。控制通路晶體管同樣允許用來(lái)過(guò)熱保護(hù)：PMIC通過(guò)電壓和電流的測(cè)量來(lái)監(jiān)控通路晶體管中消耗的功率。如果計(jì)算出的功率超過(guò)設(shè)計(jì)限制，CHG-CTL-N控制信號(hào)就會(huì)減小通路晶體管的通路電流。2.1.通路晶體管的功率消耗限制是可編程的：1）晶體管的消耗功率是使用VCHG（或USB-VBUS）和ISNS-P腳上的電壓測(cè)量以及基于敏感電阻兩端（ISNS-P和ISNS-M腳）電壓的電流測(cè)量來(lái)計(jì)算的。2）可編程的管耗限制（單位為瓦特）為0.4，0.5，0.6，0.75，1.0，1.5，2.0和“無(wú)限制”。這些可編程限制采取一個(gè)0.100ohm的敏感電阻。2.2設(shè)計(jì)者需要考慮以下幾點(diǎn)來(lái)幫助減少通路晶體管的功率消耗：1）使用一個(gè)只比鋰電池最高電壓高一點(diǎn)的外部供應(yīng)電壓來(lái)使越過(guò)通路晶體管的電壓最小化。2）設(shè)計(jì)充電器電壓，使它的輸出電壓在快速充電期間崩潰，從而減少越過(guò)通路晶體管的電壓。恒流充電期間要控制充電電流和通路晶體管管耗，因?yàn)檫@個(gè)階段的充電電流較大，而充電三極管超過(guò)一定功率就容易發(fā)熱甚至燒毀。所以通常情況下，恒流充電期間，我們都要求充電三極管處于飽和態(tài)，Vce很小以降低管耗，只有在usb充電或有特殊要求的wall充電中，才會(huì)讓充電三極管工作在放大區(qū)，這個(gè)在5中會(huì)有討論。2.3.平臺(tái)限流的影響。1）如果平臺(tái)限流大于wallcharger額定電流，充電通路三極管狀態(tài)由pm控制在飽和區(qū)（表現(xiàn)為恒流充電期間Vbus電壓會(huì)被拉低，充電三極管處于飽和態(tài)，Vce很小，管耗很?。?）如果平臺(tái)限流小于wallcharger額定電流，充電通路三極管狀態(tài)由pm控制在放大區(qū)，以提高充電三極管CE極間阻抗，來(lái)降低通過(guò)的電流（表現(xiàn)為充電Vbus電壓不會(huì)被拉低，三極管無(wú)法進(jìn)入飽和態(tài)，Vce很大——管耗大，發(fā)熱大）。3．充電過(guò)程解析PMIC提供了支持鋰電池充電的線路，它利用了MSM使能的四種技術(shù)：涓流充電，恒流充電，恒壓充電，脈沖充電。電池電壓，外部供應(yīng)電壓和最大檢測(cè)電流度量都可以通過(guò)一個(gè)模擬多路器供MSM使用。這就使得MSM設(shè)備可以監(jiān)控充電參數(shù)，做決策和控制充電過(guò)程。對(duì)一個(gè)嚴(yán)重消耗的電池充電，先是涓流充電，這種模式可以限制電流并防止VDD被拉低。一旦最小電池電壓被確定來(lái)使用涓流充電了，MSM設(shè)備使能恒流充電來(lái)對(duì)電池進(jìn)行快速充電—這種模式有時(shí)也叫做快速充電。當(dāng)鋰電池達(dá)到它的目標(biāo)電壓，充電就要通過(guò)恒壓充電或脈沖充電來(lái)完成。3.1.低電量電池充電流程：1．涓流2．涓流以下是低電量電池充電過(guò)程電流/電壓、管耗/電壓曲線。恒流恒壓恒流脈沖3.2.充電各階段詳解3.2.1.涓流充電：涓流充電器是一個(gè)片上可編程的電流源，它從VDD供應(yīng)電流到VBAT。涓流充電由MSM使能并使用直到主電池電壓達(dá)到開(kāi)始恒流充電的初值，鋰電池一般到3.0V。這個(gè)值隨電池的型號(hào)等有所不同，所以在檢測(cè)電路中沒(méi)有一個(gè)預(yù)先確定的值。這就需要通過(guò)軟件來(lái)測(cè)量和設(shè)定（通過(guò)MSMHKADC來(lái)測(cè)量電池電壓）。軟件設(shè)置的有效涓流充電電流為：0，20，30，40，50，60，70和80MA，其中0MA是用來(lái)有效的禁止涓流充電的。目前使用的qualcomm平臺(tái)中一般設(shè)置涓流充電的電池電壓范圍為3.4V以下;充電電流為80MA。3.2.2.恒流充電：PMIC通過(guò)打開(kāi)電池MOSFET和閉環(huán)控制通路晶體管來(lái)支持恒流充電。如果外部供應(yīng)（充電器）沒(méi)有實(shí)施電流限制，閉環(huán)通路晶體管控制校準(zhǔn)總電流（手機(jī)電流加上充電電流）來(lái)匹配設(shè)計(jì)好的值（IMAXSEL）。MSM監(jiān)控整個(gè)恒流充電的過(guò)程。當(dāng)電池電壓升高并到達(dá)它的期望值，充電電流開(kāi)始減小，這是恒流充電的結(jié)束。軟件設(shè)置目標(biāo)值（VMAXSEL）要比期望的最終電壓（VBATDET）來(lái)得高，以此來(lái)克服電池內(nèi)部的ESR（等效電阻）并達(dá)到更快速的充電。接近恒流充電結(jié)束時(shí)的V，I曲線一般設(shè)置恒流充電的電池電壓范圍為：3.4V----4.1V(如果考慮到縮短充電時(shí)間，可以適當(dāng)擴(kuò)大電壓范圍，如3.4V—4.2V);大部分機(jī)型充電電流限制為wallcharger700MA、PCUSB500MA。3.2.3.恒壓充電和脈沖充電：（1）恒壓充電PMIC和它的軟件決定是否和何時(shí)進(jìn)入恒壓充電模式。PMIC支持恒壓充電的方式和它支持恒流充電的模式很象：打開(kāi)電池MOSFET和閉環(huán)控制通路晶體管。但是在這個(gè)情況下，要閉環(huán)控制校準(zhǔn)VBAT電壓來(lái)匹配設(shè)計(jì)的值VMAXSEL。確保最終電池電壓的精確度（鋰電池1%）。恒壓充電的V，I曲線為了改善充電的電池的最終的精確度，要校準(zhǔn)VBAT而不是VDD，從而消除越過(guò)電池晶體管的壓降。VBAT是反饋輸入，它是通過(guò)片上模擬多路器來(lái)自動(dòng)選擇的。VMAXSEL必須設(shè)計(jì)到期望的最大電池電壓。恒壓充電時(shí)的VBAT校準(zhǔn)恒壓充電的結(jié)束有兩種典型的檢測(cè)方法：1）用MSM