到了 30% 的時候，你會開始抽搐嗎？15%？或者你是否盡可能多地使用智能手機，等到它的電池壽命只有 5% 時才爭先恐后地找地方插電？就像電動汽車司機經(jīng)歷的里程焦慮一樣，低電量焦慮是移動設備用戶的一種合理感受。這種痛苦實際上有一個名字：nomophobia，害怕與智能手機分開，可能是因為信號問題或電池電量不足。

因此，我們的電子設備的大部分護理和供電都圍繞電池管理進行。每次為設備充電時，您都希望在再次插入之前盡可能多地使用它。而且，根據(jù)您的設備，您甚至可以調(diào)整充電活動，以確保所述電量不會超過或低于電池的限制，因此您不會過度充電小工具（并導致它過熱，或者更糟糕的是，趕上火！）或?qū)⑵渲糜谄浞烹婇撝狄韵拢ㄟ@可能會永久降低容量）。

對于設計便攜式電子產(chǎn)品的工程師來說，電池管理包含更深層次的挑戰(zhàn)。設備越來越小，這會影響電池容量。然而，消費者仍然需要更長的電池壽命。內(nèi)部的鋰電池通常需要復雜的電池管理技術，而這些技術直到最近才完全可用。讓我們仔細看看鋰電池以及管理其性能所涉及的主要挑戰(zhàn)。

多種口味的鋰電池

1970 年代初，第一批商用鋰電池上市。這些是不可充電的，幾十年后出現(xiàn)了可充電的同類產(chǎn)品，索尼在 1991 年推出了第一款商用鋰離子 （Li-ion） 電池。1鋰離子電池的優(yōu)勢包括高能量密度、低自放電率和可忽略的記憶效應。還有各種化學類型，每一種都適用于特定應用。這是一個概述：

鈷酸鋰 （LCO） 提供高能量密度，適用于手機、筆記本電腦和數(shù)碼相機等移動設備。

錳酸鋰 （LMO） 具有低電池內(nèi)阻，支持快速充電和大電流放電，常用于電動工具、醫(yī)療器械以及混合動力和電動汽車。

鋰鎳錳鈷氧化物 （NMC） 提供高容量和高功率，是電動工具、電動自行車和其他電動動力系統(tǒng)的理想選擇。

磷酸鐵鋰 （LiFePO 4 ） 具有高額定電流、長生命周期和良好的熱穩(wěn)定性，通常用于替代鉛酸啟動電池或用于儲能。

鋰鎳鈷鋁氧化物 （LiNiCoAIO 2 ） 具有高比能量、良好的比功率和長壽命，用于電動汽車動力總成。

鈦酸鋰 （Li 4 Ti 5 O 12 ） 提供快速充電和高放電電流，被認為非常安全。它通常用于電動動力系統(tǒng)、不間斷電源 （UPS） 和太陽能路燈。2

延長便攜式設備的電池壽命

對于便攜式設備，擁有強大的電池管理系統(tǒng)是解決關鍵設計挑戰(zhàn)的重要因素，我將在此討論。

延長電池壽命

雖然持久的電池壽命是便攜式設備制造商的圣杯，但它也是最具挑戰(zhàn)性的問題之一。盡管有容量限制，但這些設備仍然支持更多功能——更復雜——每一代。拿智能手表。早期的迭代提供了電視接收（Seiko T001）、計算器以及用于日程安排和備忘錄的應用程序（Seiko RC-20 Wrist Computer）等功能。電視手表可以使用 AA 電池運行幾個小時。今天的智能手表比以往任何時候都更時尚，可用作健康和健身監(jiān)視器、信使、音樂播放器等。市場上最好的電池每次充電可持續(xù)數(shù)天。為了充分利用鋰離子電池，電池管理 IC 的靜態(tài)電流等考慮因素起著不可或缺的作用。例如，

維護設備的可靠性和安全

性 更好的設備可靠性和安全性需要仔細管理功耗，為用戶提供準確的電池 SOC 數(shù)據(jù)的能力，以及對電池單元的可靠保護。熱問題引發(fā)了一個有趣的難題。一家英國電池咨詢公司在其電池和能源技術網(wǎng)站上指出，“具有諷刺意味的是，隨著電池工程師努力將越來越多的能量塞入越來越小的體積中，應用工程師再次將其取出的難度越來越大?！?3電池充電控制器技術可以通過提供電池鑒定以檢測各種條件（例如短路、開路或欠切斷）、感應電池溫度以及為充電器的所有狀態(tài)提供超時來提供幫助。對于電池 SOC 數(shù)據(jù)，電量計 IC 可以預測電池可以為設備供電多長時間，直到需要充電。保護電池單元需要可靠的電池監(jiān)控器和保護器等 IC，它們提供高精度測量以實現(xiàn)精確的電壓確定，并監(jiān)控單個電池電壓，同時還分別防止過壓/欠壓情況。

縮小解決方案尺寸和成本

便攜式設備變得越來越緊湊，這意味著內(nèi)部的電池必須在不占用太多空間的情況下為一系列豐富的功能供電。這就是為什么紐扣電池外形在這些小工具中如此普遍的原因。因此，集成到電池管理 IC 中的功能越多，就越能更好地滿足空間限制需求以及材料清單 （BOM） 成本。

防止電池克隆和仿冒

電池組克隆不利于收入流和品牌聲譽。在最壞的情況下，假冒電池可能會造成人身傷害或財產(chǎn)損失。假冒版本通常缺少真品中設計的安全組件或保護裝置。身份驗證可確保產(chǎn)品是正品并提供防偽保護。當今的電量計 IC 采用一種由加密 SHA-256 哈希算法保護的方法，提供了一種經(jīng)濟高效且相對簡單的電池保護方法。

為 USB-C 設計充電電路

越來越多的移動設備正在設計帶有 USB-C 的小型多功能連接器，用于雙向數(shù)據(jù)傳輸和電力傳輸。然而，為 USB-C 開發(fā)充電電路是一項獨特的技能，尤其是與設計傳統(tǒng) USB 變體所涉及的工作相比。USB-C降壓充電器技術可以簡化工藝，無需單獨的端口控制器IC，減少主機軟件開發(fā)，降低BOM成本。

電池管理 IC 可降低成本、節(jié)省空間、延長電池壽命

傳統(tǒng)上，許多工程師并沒有特別了解電池管理技術。電池管理系統(tǒng)的核心功能包括充電和電量計量，這對于任何移動或物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 應用程序也至關重要。然而，從電池驅(qū)動高水平性能需要高質(zhì)量的電池模型來驅(qū)動電量監(jiān)測算法。為特定電池提取正確的模型涉及復雜且昂貴的工作，通常只有少數(shù)大型制造商可以完成。幸運的是，采用復雜算法設計的現(xiàn)代電量計 IC 為獲得準確的電池模型開辟了道路。例如，Maxim 提供帶有 ModelGauge ?的電量計m5 EZ 算法，無需電池表征即可提供高度準確的電池 SOC 數(shù)據(jù)。設計人員可以使用評估套件軟件中的簡單配置向?qū)ё孕猩呻姵啬Ｐ?。這些電量計 IC 是 Maxim 更大的電池管理產(chǎn)品組合的一部分，其中包括電池充電器、監(jiān)視器、保護器、選擇器以及識別和認證解決方案。在我們的電池管理頁面上查看開發(fā)板、應用說明、視頻等，為您的下一個電池供電便攜式設計搶先一步。

審核編輯：郭婷