緊湊型大功率充電器

　　摘要：電池充電器功率正隨著電池容量的增加而增大，本文介紹了一種緊湊型大功率充電器的實現方案。

　　我們的日常生活越來越離不開智能手機和多媒體平板電腦。為了滿足日常使用，電池體積和容量正變得越來越大。這意味著必須提升電池的“安時(Ah)”額定值才能支持下一代設備。因此，電池充電器功率也應隨電池容量的增加而增大。最新的市場趨勢表明，充電器額定功率將從5W上升到10W甚至15W，如圖1所示。可見，效率和功耗管理是縮小充電器尺寸的關鍵因素。

　　由于高能量密度、低自放電特性及尺寸和外形的高度靈活性，鋰離子技術目前是小型便攜式設備首選的電池技術。一般而言，鋰離子電池單元適用于恒流(CC)和恒壓(CV)充電策略。電池電壓較低時，充電器工作在CC充電模式下。一旦電池充電至浮充電壓時(零電流下的電池電壓，通常為4.2V左右)，系統將開始降低充電電流，以維持所需電壓，然后切換至CV模式。雖然這種充電過程看上去很簡單，實際上它需要對浮沖電壓附近的電平進行精確的充電控制，以便使電池容量最大化，同時延長電池循環壽命。如果對電池充電器電壓的調節不夠精確，則可能導致電池充電不足，并顯著降低電池容量，縮短便攜式設備的使用時間。此外，如果充電電壓過高，那么電池循環壽命將大大縮短。對鋰離子單元進行過充電還有可能導致設備發生災難性故障。精確的電池充電調節可以最大程度地提高電池的使用率，延長電池壽命。

　　初級端調節(PSR)設計已廣泛用于低功率和小尺寸電池充電器。與早期PSR設計相比，新控制器的CC性能要好很多。然而，若僅僅依靠PSR策略進行設計，則隨著輸出功率的上升，CV將變得難以調節。除了CV調節性能方面的缺陷，僅采用PSR的設計在動態響應方面也不足。實際上，負載調節是純PSR解決方案的關鍵問題。雖然新的控制器具有優秀得多的負載調節性能，隨著功率上升，僅采用PSR的設計會遇到更多困難。因此，新的解決方案建議將初級端調節與次級端調節結合起來。圖2顯示此策略的設計理念。采用PSR+SSR解決方案后，旅行適配器或充電器設計便可兼具極佳的CC和CV動態響應以及超低的待機功耗。