一、对于充电电池的认识:分为镍电(NI-MH)和锂电(Li/Li-Poly)。镍电通常为每节电池的标称电压为1.2V,充满后会达到1.5V。锂电电压通常为3.7V,充满电电压为4.1V至4.2V之间,通常我们购买的和手机里面的锂电池都是标称的3.7V。锂电池电压与剩余容量的关系:电压:4.16-4.22V涓流补充:100%电压:4.15v剩余容量:99%电压:4.14v剩余容量:97%电压:4.12v剩余容量:95%电压:4.10v剩余容量:92%电压:4.08v剩余容量:90%电压:4.05v剩余容量:87%电压:4.03v剩余容量:85%电压:3.97v剩余容量:80%电压:3.93v剩余容量:75%电压:3.90v剩余容量:70%电压:3.87v剩余容量:65%电压:3.84v剩余容量:60%电压:3.81v剩余容量:55%电压:3.79v剩余容量:50%电压:3.77v剩余容量:45%电压:3.76v剩余容量:42%电压:3.76V(持久电压点)电压:3.76v剩余容量:40%电压:3.74v剩余容量:35%电压:3.73v剩余容量:30%电压:3.72v剩余容量:25%电压:3.71v剩余容量:20%电压:3.71V(持久电压点)电压:3.69v剩余容量:15%电压:3.66v剩余容量:12%电压:3.65v剩余容量:10%电压:3.64v剩余容量:8%电压:3.63v剩余容量:5%电压:3.61v剩余容量:3%电压:3.59v剩余容量:1%电压:3.58v剩余容量:关机一般手机MP4等设置在此关机。电池输出电流不足,减小很多。电压:3.55v剩余容量:-2%电压:3.50v剩余容量:-5%有电压但电流减小电压:3.42v剩余容量:-8%电压:3.3v剩余容量:-10%影响容量了电压:3.0v剩余容量:-12%电压:2.7v剩余容量:-13%电池快要报废了,容量大打折扣!!!此剩余容量为正比,不是绝对的,只是最低忍耐点为0,如果小于0,放电为负数,电池可能完全放光没电,那样电池就废了。如放到负数-5%—-8%,基本到了极限了,放到最低电压:3.2—2.7v,电池再充电电流很小很慢影响很大的。二、锂电充电方案:方案1:MAX1811:优点:是专门的USB接口单节锂电池充电控制器,无须微处理器控制,最大充电电压可由引脚设置为4.1V或4.2V,最大误差为0.5%,一旦达到最大充电电压时,充电电流就急剧减少,并维持最高充电电压不变。使用SO-8封装,有一个开漏引脚信号的充电状态结束(可连上LED显示)。支持的外部输入USB电压为4.35-6.5V,可以通过硬件配置为100mA和500mA输出,符合USB规范。在高输入电压(5.5V)和低电池电压(2.7V)时,MAX1811的热循环可能会限制充电,直到电池电压上升电流。缺点:支持输入电压范围小,除了USB电源,要么就只能用5V电源适配器。方案2:MAX1551/1555:优点:USB单节锂电池充电芯片,为5引脚薄型SOT23封装,允许USB接口或者墙壁AC适配器3.7V~7V范围的电压输入.芯片内部还具有温度限制电路.对于这个电路,当连接到USB口、但无墙壁AC适配器的DC电源时,充电电流被设定为100mA(最大值).这样在不需要端口通信的情况下,就允许从供电的或未供电的USB口充电.当DC电源接通后,充电电流被设定为280mA(典型值),同时USB接口的输入自动被切断.如果两个输入端都无电压输入,电路则自动截止,这时电池的反向漏电流小于5uA,无需外加二极管来防止电池漏电而发生损耗。当电池电压低于3V时,会进入充电电流被限定为40mA的预充电模式(涓流充电状态),只有当电池被充到3V以上时才进入正常的充电模式(100mA或280mA).这样的模式保护了深度放电的电池。另外,对于MAX1551“,/POK”用于指示输入电源是否接通(输入电压3.95V时输出低电平);而对于MAX1555“,/CHG”用于指示充电状态(当充电电流大于50mA时输出低电平).缺点:充电电流被固定在100mA或280mA左右,特别是在USB接口供电时,只能是100mA的充电电流对于容量较大电池来说,需要花费相当长的充电时间.另外一个缺点是没有充电定时功能,充电的结束与否不能进行人为控制。感觉这个完全可以用MAX1811替代。方案3:MAX8895:判断如何使用所提供的输入电源,与系统评估电源无关。充电器自动确定适配器类型,能够区分以下类型:1.DCP:500mA至1.5A2.CDP(主机或集线器):高速充电时达到900mA(啁啾期间为580mA);低速和快速为1.5A3.低功率SDP(主机或集线器):100mA4.大功率SDP(主机或集线器):500mA所提供的电流支持电池充电或系统供电,或在它们之间进行分配。如果在长达10ms内未检测到总线流量,内置挂起定时器自动触发挂起。除了自动优化来自USB及适配器电源的电流外,MAX8895还巧妙处理适配器、USB供电和电池供电之间的转换;允许系统在必要时利用所有能够利用的输入电源(图3)。施加电源时,电池耗尽或没有电池同样可以保持工作。类似更高级的还有:MAX14578,MAX8844,MAX8934,MAX8903,MAX8900这些都是可以通过MCU编程来进行控制的。三、Ni-MH充电:常采用DS2712或者DS2710DS2710:通过USB为NiMH电池充电USB供电的单节NiMH电池开关模式充电器便携设备由一节AA型NiMH电池供电,利用USB充电。DS2710充电器开关频率大约为150kHz,电池充电电流为1.1A(典型AA型NiMH电池在大约0.5°C条件下)。由于降压转换器将5V、500mA转换成电池充电时的1.5V、1.1A,电路供给电池的电流(1.1A)大于从USB接口获得的电流(500mA)。需要注意的是,由于在低充电速率下不能正确判断充电终止,只能采用500mA或更大功率的端口进行充电。所以,当枚举确定只有100mA电流可用时,不应激活充电。系统通过关闭TMR上的Q2,使定时器电阻悬空,停止充电。该充电器另外一项特别有用的功能是:通过检测电池阻抗确定接入的是否为碱性电池或故障电池,检测到这种状况时将禁止充电。这就允许用户在紧急情况下插入碱性电池,无需担心意外充电。DS2712:下图所示电路是用于单节NiMH电池充电的开关模式降压型调节器。它采用DS2712充电控制器调节充电电流和终止充电。充电控制器监视温度、电池电压和电池电流。如果温度超过+45°C或者低于0°C,控制器不会对电池充电。USB端口对单节NiMH电池快速充电的原理图。如上图所示,Q1是降压型充电器的开关功率晶体管;L1是滤波电感;D1是续流或整流二极管。输入电容C1为10µF、超低ESR的陶瓷滤波电容。用钽电容或者其它电解电容替代C1会使充电器的性能降低。R7是电流调节器检测放大器的检流电阻。DS2712的基准电压为0.125V,并具有24mV滞回。通过CSOUT提供闭环、开关模式电流控制。充电控制引脚CC1将Q2的栅极拉低时,使能Q1的栅极驱动。Q1和Q2均为低Vt(栅-源门限电压)的pMOSFET。CC1和CSOUT均为低电平时,Q2的漏-源电压将稍大于Vt。该电压以及CSOUT的正向压降构成了Q1的栅极开关电压。CC1为低电平时,启动电流闭环控制。图8所示为启动开关时的波形。上方波形是0.125Ω(检流电阻两端的电压,下方波形是Q1漏极至GND的电压。开始时,当Q1打开(CC1和CSOUT均为低电平)时,电感电流向上爬升。当电流增大到使检流电阻两端的电压达到0.125V时,CSOUT变为高电平,开关关断。此后,电感电流开始下降,直到检流电阻两端的电压达到约0.1V,CSOUT又变为低电平。只要CC1为低电平,该过程将一直持续。USBNiMH充电器的启动波形。DS2712的内部状态机控制着CC1的工作。充电开始时,DS2712先对电池进行状态测试,以确保电池电压在1.0V至1.65V之间,并确认温度在0°C至+45°C之间。如果电压低于1.0V,DS2712将以0.125的占空比拉低CC1,对电池缓慢充电,以防损坏电池。一旦电池电压超过1.0V后,状态机转为快充模式。快充时占空比为31/32,即大约97%。“跳过”的间隙内进行电池阻抗测试,以确保不会对错误放入充电器的高阻抗电池(例如碱性电池)进行充电。检测到-2mV的-ΔV后,快充结束。如果未检测到-ΔV,将持续快充,直到快充定时器超时,或检测到过温或者过压故障状态(包括阻抗不合格)为止。快充完成(由于-ΔV或快充定时器超时)后,DS2712进入定时补足充电模式,占空比为12.5%,持续时间为所设快充定时的一半。补足充电完成后,充电器进入维持模式,占空比为1/64,直到电池被拿走或重新上电。采用图上所示充电器和大功率USB端口对2100mAhNiMH电池充电时,快充时间为2小时多一点,大约3个小时完成包括补足充电在内的全部充电过程。从端口吸取的电流为420mA。如果需要与主机进行枚举过程,并需要大电流使能操作,可在R9和地之间串联一个开漏极nMOSFET。如果MOSFET关断,则TMR浮空,DS2712进入挂起状态。四、想要申请的芯片:ForLi/Li-Poly:MAX1811,MAX8895,MAX14578,MAX8844,MAX8934,MAX8903,MAX8900ForNi-MH:DS2712,DS2710.注:红色标注的是目前需要的。五、问题:因为锂电池充满后最高也只有4.1V、4.2V左右,如果采用平常所使用的LM1117-3.3V一类的稳压芯片,不知道是否能稳压至3.3V,按LM1117的DataSheet所说(VIN-VOUT)=1.5V。暂时想到有两种解决方案:(1)先将锂电池电压升压至5V,再稳压至3.3V。参考MAXIX解决方案,例如:MAX1811采用USB电源以USB兼容的100mA或500mA速率为锂离子(Li+)电池充电。电池电压经由MAX1797升压,产生5V电源。5V电源再经过MAX1837降压,产生3.3V电源。该电路具有低电池电压关断功能,以保护Li+电池,并方便地为LED充电。下图所示电路采用通用串行总线(USB)端口供电,端口能够在电源为Li+电池充电时,维持正常的通信。IC2将电池电压(VBATT)升压至5V,IC3将5V输出降压至3.3V。在通过USB端口提供电源时,本电路能够为便携式设备产生+5V和+3.3V电源。注:如果采取该方案,还要申请样片MAX1797和MAX1837。(2)采用更好的低压差线性稳压器,例如AS1364,、HT7133/7333、XC6206、TPS7333….