充电器的一些概念

风行水上 @ 2011-12-31 22:10:59
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    充电器本质上可以看作是一个用电压高于电池电压的电压源对电池进行充电。

    充电器原理图

    输出电压和输出电流

    常见的锂电池充电器的输出电压都在5.0V左右,输出电流在几百毫安到几安之间。比如:

    • iPad充电器:5.1V 2.1A
    • iPhone充电器:5V 1A
    • Nokia 5530充电器:5.0V 600mA

    本质上,充电器可以看作一个恒定电压源。被充电的设备,即电池作为负载。对于普通的充电器来说,电池的内阻决定了充电器输出电流的大小。这个电流不能大于充电器所指定的输出电流——额定最大输出电流。

    据此推论,可以知道充电器是否可以给一个设备充电,主要是看输出电流的大小。iPad的充电器可以给iPhone用;反过来则不行,有可能会烧坏充电器。

    对于智能充电器,充电器会改变自身参数以动态调整充电电流的大小,则情况则要复杂一些。

    iPad和iPhone的充电器混用的坏处

    TODO

    输入电压和输入电流

    现在的充电器的输入电压一般都允许110~220V。国内的充电输入电压一般是220V,国外则可能是110V。

    充电器上标注的输入电流和输入电压一起决定了最大输入功率。理论上,在充电器的转换效率100%的情况下,输入功率等于输出功率。实际中,由于转换效率不可能达到100%,输入功率自然是要大于输出功率的。

    以Nokia 5530充电器为例,输入电压是110~220V,输入电流是75mA,对应的输入功率是8.25~16.5W。相应的输出功率是5.0V*600mA = 3W。

    充电器的快充和慢充

    所谓的快充和慢充实际上是和电池容量有关的。

    例如一节5号镍氢电池的电容量为1200mAH,而另一节则为1600mAH。把一节电池的电容量称为1C,这里的C并不是电量单位库。

    • 充电电流小于0.1C时,称为涓流充电
    • 充电电流在0.1C-0.2C之间时,称为慢速充电
    • 充电电流大于0.2C,小于0.8C则是快速充电
    • 充电电流大于0.8C时,称之为超高速充电
    • 充电电流有时甚至可以达到2C~3C

    充电器给电池充电的充电电流本身实际上对电池寿命的影响并不大。真正对电池寿命产生影响的是大电流充电时产生的高热。

    所谓的智能充电主要是动态调整充电电流的大小和控制发热程度。一种常用的方法是余弦法,即让充电电流大小像余弦波那样变化。

    快速充电要解决的问题之一是避免“过充”,即在电池已经充满的情况下继续大电流充电,这对电池的伤害很大。快速充电器一般都采用了比如电压斜率判断法等方法来判断电池是否接近充满。当电池接近充满时,控制电路会自动转入涓流充电模式,对电池进行涓流充电。

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