與智能機(jī)一樣,隨著類智能機(jī)功能的不斷強(qiáng)大,電池的續(xù)航能力將會(huì)成為其中的一個(gè)死角?,F(xiàn)實(shí)生活中我們可能經(jīng)常會(huì)看到我們周邊的朋友隨聲帶兩個(gè)手機(jī),一臺(tái)專門用來(lái)打電話,一臺(tái)用來(lái)娛樂(lè)。因?yàn)闊o(wú)論你的手機(jī)屏幕有多大,性能配置有多高,電池沒(méi)電了一切都是浮云。特別在印度等第三世界國(guó)家還有很多地方充電也是個(gè)問(wèn)題,2007年印度一家付費(fèi)電話公司 Micromax的高管注意到了一個(gè)新奇的景象。他們發(fā)現(xiàn),在印度東部的一個(gè)村莊,人們?cè)谝粋€(gè)身后有輛自行車的人面前排起了長(zhǎng)龍,這人的自行車上綁著一臺(tái)車用蓄電池,大家交給他幾個(gè)盧比后,就可以把自己的手機(jī)插上去充電半小時(shí)。
為了解決電池續(xù)航的能力,早期的 feature phone廠家類似像長(zhǎng)虹、phillip紛紛研制了大容量電池手機(jī),或者采用艾為雙電池單芯片解決方案AW3312的雙電池手機(jī)。但是這兩種應(yīng)用都對(duì)手機(jī)的結(jié)構(gòu)提出了較高的要求,為了解決電池的問(wèn)題,從事手機(jī)行業(yè)的工程師想出了曲線救國(guó)的方式-“快速充電”來(lái)解決類智能機(jī)時(shí)代的電池問(wèn)題。
手機(jī)實(shí)現(xiàn)充電三要素
手機(jī)上要實(shí)現(xiàn)快充功能需要滿足三要素,三者缺一不可。充電器、電池、charge IC。充電器需要滿足足夠的輸出電流以及輸出電壓,因?yàn)槌潆娖鞯淖呔€有很大的寄生電阻,如果要實(shí)現(xiàn)較大的充電電流,充電器的帶載輸出電壓需要較高。以充電器的寄生電阻為1歐姆來(lái)估算,主板充電器接口VCHG到VBAT的路徑電阻大概也有1歐姆左右,如果以1A快充的電流來(lái)簡(jiǎn)單計(jì)算的話,充電器的輸出電阻需要在6.5V左右。
目前手機(jī)使用的電池都是鋰離子電池,在手機(jī)工作時(shí),電池不斷放電,電池電壓不斷下降,電池放電的電流不同,電壓下降的曲線速率也不同,一般來(lái)說(shuō),在電池電壓3.5V~4.2V之間集中了90%的電池能量。電池能量分布如下圖所示。
結(jié)合鋰電池的實(shí)際情況,一般手機(jī)的工作設(shè)置為當(dāng)鋰離子電池放電到一定程度時(shí),會(huì)通過(guò)軟件設(shè)置為不能通話或者強(qiáng)行關(guān)機(jī)。深度放電對(duì)鋰離子電池的壽命會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷,因此關(guān)機(jī)電壓一般設(shè)置為3.5V左右。從電池的能量分布以及手機(jī)使用的實(shí)際情況來(lái)看,影響充電時(shí)間最大的是在恒流充電階段的充電電流,目前主流手機(jī)設(shè)置的充電電流為450mA左右。如果想實(shí)現(xiàn)快速的充電,最切實(shí)可行的方法就是提高恒流的充電時(shí)間。鋰電池的最佳充電速率為1C,這意味著一個(gè) 1000 mAh的電池組要以1000mA的電流進(jìn)行快速充電,以這種速率充電可以實(shí)現(xiàn)最短的充電時(shí)間,而且不會(huì)降低電池組的性能及縮短使用壽命。對(duì)于容量不斷增加的電池,欲達(dá)到這種滿意的充電速率,提高充電電流值是不可避免的。
本文以MT6235的充電為例。手機(jī)充電分涓流、恒流、恒壓充電,當(dāng)VBAT電壓小于3.3V為涓流充電,VBAT電壓在3.3~4.1V為恒流充電,大于4.1V到充電完成為恒壓充電。
海艾為電子專門針對(duì)MT6235/36平臺(tái)推出的AW3208在增加OVP功能的同時(shí),提供了智能充電功能,以滿足快速充電的功能。如圖2所示,AW3208內(nèi)置專有的K-ChargeTM技術(shù),可根據(jù)芯片溫度智能調(diào)整輸出電流,以保證在充電期間整個(gè)充電系統(tǒng)的安全。使得手機(jī)在實(shí)現(xiàn)快速充電的時(shí)候不會(huì)因?yàn)橛捎诃h(huán)境溫度較高或者充電電流過(guò)大導(dǎo)致芯片進(jìn)入過(guò)溫保護(hù)使得充電沒(méi)法正常進(jìn)行。圖3為在MT6235上的典型應(yīng)用圖。