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！）或將其置于其放電閾值以下（這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，從電池驅動高水平性能需要高質(zhì)量的電池模型來驅動電量監(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導自行生成電池模型。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