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1、手机电池及充电相关介绍电池是一种利用电化学的氧化-还原反应，进行化学 能-电能之间转换的储能装置。电池一次电池二次电池锌锰干电池纽扣电池锂原电池铅酸电池镍氢电池锂离子电池一次电池铅酸电池锂离子电池锂离子电池手机电池的种类n手机的电池，“从古至今”大致分为如下三类：n1.镉镍电池是最早的一种手机电池。有记忆效应 ，也就是在每次充电前要确定已将电量使用完。 第一批移动电话的电池都是这种镉镍电池，到今 天已几乎绝迹。 n2.镍氢电池待机时间比传统镉镍电池长，记忆效 应也不明显。不过最好还是在电力用完后再充电 ，才能延长电池的寿命。 n3.锂电池是现阶段使用最广泛的手机电池，待机 时间相对最长。它没有
2、记忆效应，但锂电池的另 一个特色就是电池中不能过热，否则会烧毁。如 果大家还有印象，锂电在刚发明时是很不稳定的 ，经过这几年的努力与克服才逐渐成熟。锂离子电池优缺点锂离子电池与镍镉、镍氢电池性能的对比技术参数 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池工作电压（V） 1.2 1.2 3.6 比容量(Wh/Kg) 50 65 105-140 充放电寿命(次) 500 500 1000 自放电率（%/月） 25-30 30-35 6-9 有无记忆效应 有 有 无 有无污染 有 无 无 优点优点1.工作电压高2.能量密度高3.自放电速率低4.循环寿命长5.无记忆效应6.环保1.快充放电性能差、大 电流放电特性不
3、理想2.价格偏高3.过充放电保护问题缺点电池的记忆效应n“记忆效应”是指由于电池使用过程中内部化学物质产生结 晶的一种效应。一般发生在镉镍电池上，镍氢电池较少， 锂电池则无此现象。发生的原因是由于电池重复地部份充 电与放电不完全所致。它会使电池暂时性的容量减小，导 致通话时间缩短。 n电池记忆效应如何避免呢？应该将电池使用到没电再充电 ，切勿将还有电的电池重复充电。要将电池完全放电，必 须将电池待机放置约24小时，完全放电后再充足电。如此 多次循环，即可恢复电池容量(除非电池已损坏)。当然， 要完全避免这种现象的产生，还是选购镍氢电池或锂电池 为佳。手机锂离子电池定义及相关指标n手机锂离子电池
4、指由一只或多只锂离子单体蓄电池及附件 组合而成，用于移动电话的电池。n充电限制电压，按生产厂规定，电池由恒流充电转入恒压 充电时的电压值（手机一般为4.2V）。n额定容量，生产厂标明的电池容量，指电池在环境温度为 20/5摄氏度条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供 的电量，用C表示，单位为Ah（安培小时）或mAh（毫安 小时）。n标称电压，用以表示电池电压的近似值（一般为3.7V）。n终止电压，规定放电终止时电池的负载电压，其值为 n2.75V（锂离子单体电池的串联只数用”n“表示）。手机锂离子电池要求n外观n放电性能 常温0.2C放电时间不低于5h，1C放电不低于 51min。n高低温性
5、能n荷电保持能力 充满电后放置28d，0.2C放电不低于4.25h。n循环寿命 常温1C充放电循环寿命不低于300次。n环境适应性 恒定湿热性能，振动，跌落等。n安全保护性能 过充及过放电保护，短路保护。n电池安全要求 模拟电池误用滥用情况下电池应不起火，不 爆炸。n其他指标及要求详见蜂窝电话用锂离子电池总规范GB/T 18287-2000。手机锂离子电池保护电路分析n由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中 ，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反 应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和 过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反 应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命， 并可能
6、产生大量气体，使电池内部压力迅速增大 后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池 都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状 态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电 回路以防止对电池发生损害。 n下图为一个典型的锂离子电池保护电路原 理图。 n如上图所示，该保护回路由两个MOSFET（ V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些阻 容元件构成。控制IC负责监测电池电压与 回路电流，并控制两个MOSFET的栅极， MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着 充电回路与放电回路的导通与关断，C3为 延时电容，该电路具有过充电保护、过放 电保护、过电流保护与短路保护功能，其 工作原理分析如下。1
7、、正常状态n在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚 都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状 态，电池可以自由地进行充电和放电，由 于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫 欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很 小。 此状态下保护电路的消耗电流为A级 ，通常小于7A。n锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电 ，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要 求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。 n电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充 电至
8、超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现 安全问题。 n在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V（该值 由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“CO”脚将由高电压转变 为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无 法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体 二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。在 控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段 延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免 因干扰而造成误判断。2、过充电保护n电池在对外部负载放电过
9、程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对 负载放电，将造成电池的永久性损坏。 n在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V（该值由控制 IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零 电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对 负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管 VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。 n由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会 小于0.1A。
10、 n在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段 延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以 避免因干扰而造成误判断。3、过放电保护n由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C（C=电池容量/小时），当电池超过2C电流放电时，将会导 致电池的永久性损坏或出现安全问题。 n电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET 时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值 U=I*RDS*2, RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电 压值进行检测，若负载因某种原因导致异
11、常，使回路电流增大，当回路电流大到使U0.1V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时 ，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而 切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。 n在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时 间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰 而造成误判断。 n在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控 制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时， 对同样的控制IC，其过电流保护值越小。 4、过电流保护 n电池在对负载放电过程中，若回路电流大 到
12、使U0.9V（该值由控制IC决定，不同的 IC有不同的值）时，控制IC则判断为负载 短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零 电压，使V1由导通转为关断，从而切断放 电回路，起到短路保护作用。短路保护的 延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原 理与过电流保护类似，只是判断方法不同 ，保护延时时间也不一样。 5、短路保护n以上详细阐述了单节锂离子电池保护电路的工作 原理，上面电路中所用的控制IC为日本理光公司 的R5421系列，在实际的电池保护电路中，还有许 多其它类型的控制IC，如日本精工的S-8241系列、 日本MITSUMI的MM3061系列、台湾富晶的FS312 和FS313系列、台湾类
13、比科技的AAT8632系列等等 ，其工作原理大同小异，只是在具体参数上有所 差别，有些控制IC为了节省外围电路，将滤波电 容和延时电容做到了芯片内部，其外围电路可以 很少，如日本精工的S-8241系列。 手机锂离子电池保护电路IC简介n除了控制IC外，电路中还有一个重要元件，就是MOSFET ，它在电路中起着开关的作用，由于它直接串接在电池与 外部负载之间，因此它的导通阻抗对电池的性能有影响， 当选用的MOSFET较好时，其导通阻抗很小，电池包的内 阻就小，带载能力也强，在放电时其消耗的电能也少。n随着科技的发展，手机的体积越做越小，而随着这种趋势 ，对锂离子电池的保护电路体积的要求也越来越小
14、，在这 两年已出现了将控制IC和MOSFET整合成一颗保护IC的产 品，如DIALOG公司的DA7112系列，有的厂家甚至将整个 保护电路封装成一颗小尺寸的IC，如MITSUMI公司的产品 。 n手机的锂离子电池在损坏后，有些是保护电路出故障(尤 其是进水机的电池)，因此有些锂电可以拆开来修复，既 环保又不浪费。手机侧电池管理实际应用案例n下面以高通QSC62x0平台的电池管理为例进行简单介绍：USB充电作为主要电源n上图是以AC充电作为主要电源，下图是以USB充电作为主 要电源：AC充电和USB充电可选电路设计充电曲线另一种充电管理案例（AD6857）AC VCHG or USB_VBUSABB_VCHGABB_VCHGABB_VCHGThanks！
