直流與反向供電通道的保護及其集成方案

為便攜式產品的電池充電有幾種方式。以手機為例，我們可以利用墻式適配器或者其它充電設備充電，這種方式提供的電流可以達到2A，墻式適配器產生的高壓有可能達到30V；也可以通過USB線來進行充電，它可以提供500mA的充電電流，但是USB線上的高壓也有可能達到20V；同時，我們也可以通過手機對附件進行供電，比如調頻收發器等外部附件。加強充電、供電保護，使電池的安全性更高、可用時間更長、可用電壓更寬、充電時間更短、生命周期更長，是移動設備發展的一個趨勢。

　　直流充電通道的保護（從墻式適配器到電池）

　　圖 1是一個典型的充電電路示意圖，該充電電路主要有以下幾個問題：對于直接充電來講，充電得不到保護；對于反向放電來講，沒有優化壓降，同時也沒有控制反向的放電電流。這些問題都會極大地影響系統的安全性、電池的可用時間以及電池的充電時間，與電池充電市場的發展趨勢背道而馳，所以必須重新設計系統的保護方案。

　　圖1 典型的充電電路示意圖

　　我們知道系統的保護僅僅依靠充電器本身是不夠的，需要添加額外的設想保護方案（Box）。相應的保護方案有兩種：第一種是將設想保護方案集成在充電器IC里，第二種是采用獨立的外部器件來進行保護，目前的大趨勢是采用獨立的外部器件。

　　針對對直接充電，設想保護方案首先應該解決浪涌電流效應的問題，其次應該解決正向和反向的過壓保護，這兩個保護功能是必須要有的。此外，還包括直接充電的過流保護以及電池電壓的監測，這兩項保護功能是可選的。

　　浪涌電流效應。由于寄生電感和輸入電容的影響，充電器在熱插入時可能產生高壓的振鈴，損害集成電路，此時我們需要控制保護方案內部的MOSFET，使系統內部的電流和電壓不超過額定值。

　　正向和負向過壓保護。由于AC-DC的瞬態、適配器故障或錯誤，保護方案的輸出不能超過便攜系統的最大額定電壓，所以要保護源自墻式適配器的過壓保障，需要具備+28V的正向過壓保護以及-28V的反向過壓保護。只有在過壓比較器的輸入比系統的最大額定電壓低的時候，保護器件才能保持導通狀態。

　　直接充電通道的過流保護。如果直接充電通道出現過流的話，可能會損壞系統。但是過流保護特性應該為可選的，主要是因為：首先，充電電路內的充電電阻會檢測充電電流，并且由充電IC來控制該充電電流；其次，AC/DC轉換器的輸出能力是有限的，如果出現過流，AC/DC轉換器的電壓會急劇的跌落。

　　電池電壓監測。截至目前為止，鋰離子電池的最大電壓為4.35V，在電池組中集成了電壓監測功能，某些應用甚至集成了兩個電池包的保護方案，而且充電電路也會監測電池電壓，因此電池電壓監測可以增加到設想的保護方案當中。但由于在系統中已經有多處提供了這種保護功能，因此該功能應該是可選的。