本文主要討論兩種最常見(jiàn)的化學(xué)電池：鋰離子電池和鎳氫電池。通過(guò)本文的討論，能夠設(shè)計(jì)出一種混合信號(hào)通用電池充電器，這種充電器可對(duì)這兩種電池進(jìn)行充電。
電池充電的系統(tǒng)考慮
要快速可靠地完成電池充電，需要高性能的充電系統(tǒng)。以下系統(tǒng)參數(shù)是設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)可靠的解決方案所必須考慮的。
輸入源
許多應(yīng)用都采用廉價(jià)的墻式適配器作為輸入電源，這種適配器的輸出電壓高度依賴于變化較大的交流輸入電壓以及適配器負(fù)載電流。通過(guò)汽車適配器充電也面臨同樣的問(wèn)題。汽車適配器的輸出電壓范圍通常為9V"18V。
輸出電壓穩(wěn)壓精度
對(duì)于鋰離子電池，為使電池容量的利用率達(dá)到最大，輸出電壓穩(wěn)壓精度至關(guān)重要。輸出電壓精度的微小降低都會(huì)導(dǎo)致電池容量大幅度減少。當(dāng)然，出于安全以及可靠性方面的考慮，輸出電壓并不能無(wú)限度提高。圖1示意了輸出電壓穩(wěn)壓精度的重要性。
充電結(jié)束方法
無(wú)論是鋰離子電池還是鎳氫電池，過(guò)充都是致命的弱點(diǎn)。對(duì)于安全可靠的充電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精確的充電結(jié)束方法是非常關(guān)鍵的。
電池溫度監(jiān)控
可充電電池的充電溫度范圍通常在0°C"45°C之間，溫度超出此范圍時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行充電會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱。在充電過(guò)程中，電池內(nèi)部的壓力升高，因此，電池會(huì)膨脹，電池內(nèi)部的高溫和高壓會(huì)導(dǎo)致電池機(jī)械開(kāi)裂甚至爆炸，或者出現(xiàn)泄露。在0°C"45°C溫度范圍之外對(duì)電池進(jìn)行充電會(huì)損害電池性能，或者縮短其預(yù)期壽命。
電池放電電流或反向漏電流
在許多應(yīng)用中，即使輸入電源斷開(kāi)，充電系統(tǒng)仍然與電池相連，因此，充電系統(tǒng)必須保證此時(shí)電池的漏電流盡可能小。允許的最大漏電流應(yīng)當(dāng)小于幾個(gè)mA，比較理想的情況是低于1mA。
圖1 電池容量損失與充電電壓不足的關(guān)系
電池充電器設(shè)計(jì)
考慮到前面的系統(tǒng)因素，可以開(kāi)發(fā)出合適的充電管理系統(tǒng)。
線性解決方案
當(dāng)輸入源穩(wěn)壓良好時(shí)，可以采用線性充電解決方案。Microchip的MCP738xx 線性電池充電器系列就是一個(gè)線性充電解決方案的例子。在這些應(yīng)用中，線性解決方案提供了諸多優(yōu)點(diǎn)，如易于使用、尺寸小以及低成本。
開(kāi)關(guān)式充電解決方案
對(duì)于輸入電壓范圍較寬的情況，如無(wú)穩(wěn)壓的AC-DC墻式適配器或汽車DC輸入，開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器可以將電池充電器內(nèi)部的功率損耗降到合理的水平。
選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)和無(wú)源濾波元件的構(gòu)成。這種構(gòu)成的差異隨拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇而變化，從而要在復(fù)雜性、效率、噪聲以及輸出電壓范圍之間權(quán)衡。電源轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，但只有幾種適用于5W"50W范圍的電池充電器。
