電池充電新方法――USB

　　當USB端口帶有一個總線供電的USB集線器，集線器上接了低功耗設(shè)備時，USB口上允許的直流電壓跌落如圖1所示。大功率負載與總線供電的集線器連接時，電壓跌落將超過圖1給出的指標，并會引起總線過載。

圖1. 主機至低功率負載的電壓跌落大于圖中給出的允許直流電壓跌落時，會引起總線過載。

　　2 電池充電要求

　　2.1 單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池

　　如今的鋰電池充電至最大額定容量后，其電壓通常為4.1V至4.2V之間。當前市場上正在出售的、更新的、容量更大的電池，其電壓范圍在4.3V至4.4V之間。典型的棱柱形鋰離子（Li+）和鋰聚合物（Li-Poly）電池容量為600mAh至1400mAh。

　　對Li+和Li-Poly電池來說，首選的充電曲線是從恒流充電開始，一直持續(xù)到電池電壓達到額定電壓。然后，充電器對電池兩端的電壓進行調(diào)節(jié)。這兩種調(diào)節(jié)方式構(gòu)成了恒流（CC）恒壓（CV）充電方式。因此，這種類型的充電器通常稱為CCCV充電器。CCCV充電器進入CV模式后，電池的充電電流開始下降。若采用0.5C至1.5C的典型充電速率充電，則當電池達到其充滿容量的80%至90%時，充電器由CC模式轉(zhuǎn)換為CV模式。充電器一旦進入CV充電模式，則對電池電流進行監(jiān)視；當電流達到最低門限（幾毫安或者幾十毫安）時，充電器終止充電。鋰電池的典型充電曲線如圖2所示。

圖2. 使用CCCV充電器對Li+電池充電時的典型曲線

　　從圖1所示的USB電壓跌落指標可以看出，端口供電集線器的下游低功率端口電壓不具備足夠的余量，很難將電池充至4.2V。充電通路上存在的小量額外電阻會妨礙正常充電。

　　Li+和Li-Poly電池應(yīng)在合適的溫度下進行充電。制造商推薦的最高充電溫度通常為+45°C至+55°C之間，允許的最大放電溫度可再高出10°C左右。這些電池使用的材料，化學性質(zhì)非常活潑，如果電池溫度超過+70°C，會發(fā)生燃燒。鋰電池充電器應(yīng)具備熱關(guān)斷電路，該電路監(jiān)視電池溫度，如果電池溫度超過制造商推薦的最大充電溫度時，則終止充電。

　　2.2 鎳氫電池（NiMH）

　　NiMH電池比鋰電池要重一些，其能量密度也比鋰電池低。一直以來，NiMH電池比鋰電池要便宜，但是最近二者的價格差在縮小。NiMH電池具有標準尺寸，在大多數(shù)應(yīng)用中可直接替換堿性電池。每節(jié)電池的標稱電壓為1.2V，充滿后會達到1.5V。

　　通常采用恒流源對NiMH電池充電。當達到充滿狀態(tài)時，會發(fā)生放熱化學反應(yīng)，并導(dǎo)致電池溫度上升，電池端電壓降低。可檢測電池溫度上升速率或者負向電壓變化率，并用來終止充電。這些充電終止方法分別稱為dT/dt和-ΔV。充電速率非常低時，dT/dt和-ΔV不太明顯，很難精確檢測到。電池開始進入過充狀態(tài)時，dT/dt和-ΔV響應(yīng)開始顯現(xiàn)。此時如果繼續(xù)充電，將損壞電池。