能收集能量并保護(hù)電池組的并聯(lián)充電器系統(tǒng)

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　　在市場(chǎng)上，能量收集 IC 剛剛進(jìn)入最初采用階段。能量收集 IC 可將適合的換能器輸出轉(zhuǎn)換成電流，用于電池充電器設(shè)備。盡管能量收集自 2000 年初就已經(jīng)出現(xiàn)了，但是最近的技術(shù)發(fā)展才將能量收集推進(jìn)到可商用的程度。在能量收集應(yīng)用領(lǐng)域有很多機(jī)會(huì)，包括：

　　? 在更換電池不方便、不現(xiàn)實(shí)或危險(xiǎn)的情況下，取代電池供電系統(tǒng)或給電池供電系統(tǒng)再充電

　　? 無需導(dǎo)線來供電或傳送數(shù)據(jù)

　　? 用智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和優(yōu)化復(fù)雜的工業(yè)過程、安裝在偏遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、以及大樓的加熱和冷卻系統(tǒng)

　　? 從工業(yè)過程、太陽(yáng)能電池板、內(nèi)燃機(jī)等收集否則會(huì)浪費(fèi)掉的熱量

　　? 各種不同的消費(fèi)電子產(chǎn)品的附屬充電器

　　在這些應(yīng)用中，有很多含有固有的斷續(xù)或低功率電源。而且，有很多應(yīng)用將需要給電池充電，以提供一個(gè)備份電源。

　　并聯(lián)電壓基準(zhǔn)簡(jiǎn)單易用，已經(jīng)出現(xiàn)很多年了，有大量產(chǎn)品。不過，這類基準(zhǔn)不能有效地給電池充電。要配置一個(gè)并聯(lián)電壓基準(zhǔn)以給電池有效充電是極端復(fù)雜的。此外，用一個(gè)小電流電源或一個(gè)斷續(xù)性能量收集電源準(zhǔn)確和安全地給鋰離子 / 聚合物、幣形電池或薄膜電池充電，一直是難以實(shí)現(xiàn)的。

　　從電池方面來看，盡管技術(shù)已經(jīng)改進(jìn)了，但是便攜式電子設(shè)備的電池或電池組仍然需要保護(hù)和查驗(yàn)，以保持電池在最佳狀態(tài)運(yùn)行。鋰離子 / 聚合物電池技術(shù)已經(jīng)成熟，是很多電子設(shè)備流行的電源選擇，因?yàn)檫@類電池能量密度高、自放電很少、需要很少的維護(hù)、電壓范圍很寬并具有其他一些特色。幣形電池能量密度高、放電特性穩(wěn)定、重量輕且外形尺寸小。薄膜電池是一種新出現(xiàn)的技術(shù)，優(yōu)勢(shì)是允許非常多的充電周期次數(shù)，并具有物理靈活性，即視最終應(yīng)用的不同而不同，薄膜電池可以做成幾乎任何形狀。不過，如果不能正確充電和查驗(yàn)，那么所有這些類型的電池都可能受到一些有害影響。

　　低功耗充電器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　可調(diào)并聯(lián)基準(zhǔn)可被設(shè)定以提供恰當(dāng)?shù)碾姵馗≈秒妷?，但是這類基準(zhǔn)缺乏電池充電器的 NTC 功能。更重要的是，所需的工作電流太高了，以至于用低功率電源或斷續(xù)性電源給電池充電是不現(xiàn)實(shí)的?；蛘撸梢杂靡粋€(gè)齊納二極管、一些電阻器、一個(gè) NPN 晶體管和一些比較器構(gòu)成一個(gè)分立式并聯(lián)基準(zhǔn)，以提供 NTC 功能。不過，這樣的并聯(lián)基準(zhǔn)仍然受到前述限制。此外，分立式并聯(lián)基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜，相比之下，會(huì)占用更多寶貴的 PCB 面積。

　　典型的電池充電器 IC 需要恒定 DC 輸入電壓，而且不能處理能量突發(fā)。不過，諸如室內(nèi)光伏陣列或壓電換能器等斷續(xù)性能量收集電源提供的是功率突發(fā)。要用這類能源給電池充電，一個(gè)靜態(tài)工作電流低于 1uA 的獨(dú)特 IC 是必需的。

　　鋰離子 / 聚合物化學(xué)組成的電池提供便攜式電子設(shè)備必需的高性能，但是這類電池必須小心使用。例如，如果用比建議浮置電壓高 100mV 的電壓充電，鋰離子 / 聚合物電池可能變得不穩(wěn)定。此外，高壓和高溫同時(shí)存在會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生有害影響，而且在極端情況下，可能導(dǎo)致電池自毀。就幣形電池和薄膜電池而言，除了高溫和高壓同時(shí)存在可能產(chǎn)生有害影響，還有容量問題，因?yàn)樗鼈兊耐庑纬叽绾苄　?/p>

　　并聯(lián)架構(gòu)的基本要素和好處

　　并聯(lián)基準(zhǔn)是電流饋送型、兩端子電路，在達(dá)到目標(biāo)電壓之前不吸取電流。并聯(lián)基準(zhǔn)用起來像一個(gè)齊納二極管，而且在電路原理圖上常常顯示為一個(gè)齊納二極管。不過，大多數(shù)并聯(lián)基準(zhǔn)實(shí)際上都是基于帶隙基準(zhǔn)電壓的。

　　一個(gè)并聯(lián)基準(zhǔn)僅需要單個(gè)外部電阻器來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而極其容易使用。沒有最高輸入電壓限制，最低輸入電壓由基準(zhǔn)電壓值設(shè)定，因?yàn)樾枰恍┛臻g以正常運(yùn)行。

　　此外，并聯(lián)基準(zhǔn)在寬電流范圍內(nèi)有良好的穩(wěn)定性。很多并聯(lián)基準(zhǔn)在有大型或小型容性負(fù)載時(shí)都是穩(wěn)定的。