前言

　　充電電池供電設備的設計人員希望充電器能夠在不造成電源崩潰的情況下從電源獲得最多的電量，以便最大限度地增大充電電流，在最短時間內完成充電。電源和電池之間的電阻是個挑戰性難題。本文將闡述如何設計一款充電電路，其可在不受電源與電池之間不良電阻影響的情況下，從適配器獲得最大的電源。

　　開關模式充電器的一般工作方式

　　圖 1 是基于降壓轉換器的充電器的電路模型，其中顯示了所有不理想的電阻，如電感器的直流電阻 （RIND）。

　　存在電阻的開關式充電器模型

　　充電器 IC 的輸入電源電壓來自典型的 USB 端口或壁插式適配器，然后施加在 VBUS 或 IN 引腳上。就本文而言，在該引腳上施加的電壓為 VBUS。該模型用于為給定的電池調節閥值確定最低電源電壓。

　　鋰離子充電器的工作方式介紹

　　如圖 2 所示，充電器根據電池電壓在三個主要運行階段工作：

　　低電池電壓表明電池深度放電。因此電池必須先以小電流充電，直至電池電壓達到閥值 VPRECHG。這個階段稱為預充電階段。

　　一旦電池電壓增大到某個閥值 （VPRECHG），就可以用前面介紹的最大電流充電。該電流通過調節環路保持，稱之為穩流/恒流階段。

　　當電池電壓增大到設定的穩定電壓且充電電流已經下降，電池即處于滿充狀態。在充電電流不斷下降的同時，充電器工作在穩壓/恒壓階段。鋰離子（Li-Ion） 電池的典型穩壓為 4.2V。

　　要以最快速度完成充電，充電器必須能夠提供已為其設定的最大電流，直至 VBAT = 4.2V。

　　要確定允許的輸入電壓最小值 （VBUS_MIN），設計人員必須考慮下列因素：

　　· VBUS 和 VBAT 之間的工作電壓預留空間支持目標充電電流范圍。

　　· 開關穩壓器的最大占空比。

　　工作電壓預留空間

　　MOSFET 和電感器內部的電阻會在電流經過時形成壓降。如果 VBUS 和 VBAT 之間的壓差過小，就無法達到目標充電電流。例如，如果 VBUS 為 4.3V，VBAT 為4.2V，從 BUS 輸入到電池的總電阻為 150mΩ，那么到電池的最大電流是 660mA。

　　開關穩壓器的最大占空比

　　在現實中沒有一款高側 NMOS 降壓轉換器能夠實現 100% 的占空比。在 HSFET/LSFET 開啟/關閉過程中，為了避免短路總會有停滯時間。如果占空比超過最大值，開關調穩壓器會跳過某些 LSFET 開-啟脈沖，維持平均輸出電流/電壓。

　　如何計算 VBUS_MIN 閥值

　　VBUS_MIN 閥值是支持目標最大充電電流及保持占空比低于降壓轉換器最大占空比所需的最低 BUS 引腳電壓-。圖 3 顯示了工作在連續導通模式 （CCM） 的降壓轉換器的電感器電流和開關節點電壓。VBUS 可借助電感器的紋波電流計算，按如下方式推導得到。

　　CCM狀態下電感器電流與運行占