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手機(jī)在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充電時(shí),充電器會(huì)先將家用電的220V電壓進(jìn)行降壓到5V,手機(jī)內(nèi)部會(huì)將電壓再次進(jìn)行降壓對(duì)電池進(jìn)行充電,在這個(gè)過程中,手機(jī)經(jīng)歷了兩次降壓過程。
具體充電時(shí),鋰電池的充電包括三個(gè)階段,恒流預(yù)充電、大電流恒流充電與恒壓充電階段。
電壓低于3.0V的時(shí)候,充電器會(huì)將充電電流控制在100mA以內(nèi),叫做恒流預(yù)沖電階段,這一階段主要是恢復(fù)過放電的鋰電池,為了保護(hù)電池存在的。
第二階段是大電流恒流充電階段,此時(shí)的充電電壓高于3.0V,第二階段的充電電流可以適當(dāng)提高,根據(jù)電池的屬性不同,電流的大小可以為0.1C到幾C,C指電池容量,即2600mAh的鋰電池,0.1C就是指260mA的電流。
第二階段的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)充電是0.1C,這也是標(biāo)準(zhǔn)充電的充電電流標(biāo)準(zhǔn)。但是這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)間是十幾年前,當(dāng)時(shí)的鋰電池技術(shù)還不夠成熟,隨著鋰電池技術(shù)的進(jìn)步,理論上來講,現(xiàn)在的技術(shù)是可以在第二階段提高電流的,快速充電作用的時(shí)間階段就是第二階段。從目前的鋰電池水平與充放電管理芯片的水平來說,用1C的電流充電都可以實(shí)現(xiàn)。而一般快速充電的充電電流為0.2~0.8C。
最后一個(gè)階段是恒壓充電階段,這個(gè)階段是當(dāng)電壓等于4.2V時(shí),充電器會(huì)進(jìn)入恒壓充電模式,這階段充電電壓恒定為4.2V,充電電流則越來越小。當(dāng)充電電流小于100mA時(shí),就判斷電池充滿,切斷充電電路。
從電池的能量分布和手機(jī)使用情況看,最影響充電時(shí)間的因素是恒流充電階段的充電電流,目前主流手機(jī)設(shè)置的充電電流在450mA左右。想實(shí)現(xiàn)快速充電,最可行的方法是提高恒流充電時(shí)間。鋰電池的最佳充電速率為1C,即一個(gè) 1000 mAh的電池組要以1000mA的電流進(jìn)行快速充電能夠?qū)崿F(xiàn)最短充電時(shí)間,且不會(huì)降低電池組性能,也不會(huì)縮短使用壽命。當(dāng)電池容量增加時(shí),如果想要保持充電速率,需要提高充電電流值。
快速充電方案在執(zhí)行時(shí)候,包含了充電器部分和電源管理部分。
電源管理部分的芯片置于移動(dòng)智能終端內(nèi),有獨(dú)立的電源管理芯片,有的直接集成在手機(jī)套片中,電源管理芯片對(duì)鋰電池的整個(gè)充電過程實(shí)施管理和監(jiān)控,包含了復(fù)雜的處理算法。
充電器的管理芯片負(fù)責(zé)根據(jù)鋰電池的不同充電階段的特點(diǎn),對(duì)充電器發(fā)出相應(yīng)的指令,控制充電器的輸出電壓和電流。充電器在接收到充電器管理系統(tǒng)的指令后,會(huì)做出相應(yīng)的電壓調(diào)整,最后完成對(duì)手機(jī)的快速充電任務(wù)。
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