系統散熱優化

　　要實現快速充電功能，就需要使用 9V/1.8A 和 12V/2A 等較高功率適配器。另外，除了為電池充電，電池充電器還能為系統供電。這樣它就成了便攜式電源設備中溫度最高的組件之一。為了提供更理想的終端用戶體驗，設備外殼的溫度和環境溫度之間的最大差異應不超過 15°C。由于這個原因，電池充電器的電源轉換效率和系統散熱性能需要滿足更加嚴格的要求。如何才能同時實現最佳的散熱性能和最理想的效率呢？

　　圖 1：本方框圖代表 4.5A I2C 高效率開關充電器

　　圖 1 是 4.5A 高效率開關模式充電器的簡化應用電路圖。該充電器可同時支持 USB 和 AC 適配器，而且所有 MOSFET 均內部集成。MOSFET Q2 和 Q3 以及電感器 L 組成了基于同步開關降壓的電池充電器。這種組合能盡可能實現最高的電池充電效率，而且能充分運用適配器功率實現最快的充電速度。MOSFET Q1 可用作電池反向阻斷 MOSFET，防止電池通過 MOSFET Q2 的體二極管漏電到輸入端。此外，它還可用作能監控適配器電流的輸入電流感測元件。MOSFET Q4 可用于主動監控電池充電電流。設計中使用的全部 FET 應有足夠低的導通電阻才能實現高效率。要進一步提升散熱性能，還可采用散熱穩壓環路。當結溫達到預定義的結溫值時，其可通過降低充電電流來避免突破最大結溫限制。

　　圖 2：不同充電電流下的充電時間比較：2.5A 與 4.5A

　　實驗測試結果

　　圖 2 顯示了充電電流與充電時間之間的關系。很容易理解，只要電池充電電流的速率沒有超過電池制造商指定的最大電流速率，那么使用大充電電流就能加快充電速度。如圖 2 所示，充電時間可以縮短 30%。換言之，當充電電流從 2.5A 增大到 4.5A 時，充電時間就會從 269 分鐘縮短到 206 分鐘。

　　圖 3 顯示了將 IR 補償技術用于實際充電器設計所獲得的充電時間縮短的優勢。充電時間縮短 17%，就可從 234 分鐘縮短到 200 分鐘。

　　圖 3：使用 IR 補償法的快速充電對比。同樣使用 4.5A 充電電流，充電時間可從 234 分鐘縮短到 200 分鐘。在給單節 8，000mAh 電池充電時，只需補償 70mOhm 電阻，無需增加額外成本和造成額外散熱影響，就可實現這一結果。

　　總結

　　對于眾多便攜式設備而言，快速充電正變得前所未有地重要。但這要求在實際充電系統中納入全新的設計思路，包括使用新型高電壓適配器、優化充電電流和散熱等。此外，還需要高級充電模式來優化充電時間，延長電池使用壽命。上述實驗結果驗證了該設計用于快速充電的效能。