假如只是在特定輸入電壓、電荷電平和封裝尺寸下來考慮一個(gè)單獨(dú)的充電器，則電池充電是一個(gè)非常簡單的概念。但是，充電通常是在某種系統(tǒng)負(fù)載下完成的，其會使充電過程復(fù)雜化。本文將重點(diǎn)介紹，在沒有電池的情況下支持系統(tǒng)負(fù)載的電池充電器存在的潛在啟動和運(yùn)行問題，以及充電器輸出特性如何對系統(tǒng)輸入特性做出反應(yīng)。

引言

系統(tǒng)在沒有電池的情況下依靠充電器工作正變得越來越普遍。這種情況可能會出現(xiàn)在正常應(yīng)用或廠商的產(chǎn)品測試期間。圖1中，在任何瞬態(tài)或上電條件下都沒有電池電源為系統(tǒng)供電。假如設(shè)計(jì)不夠合理，則充電器就會在短路狀態(tài)下鎖閉。要想解決這些設(shè)計(jì)問題，我們必須充分理解充電器的輸出源規(guī)范和輸入系統(tǒng)負(fù)載要求。

無電池運(yùn)行問題

人們通常認(rèn)為鋰離子(Li-Ion)電池充電器是一種在穩(wěn)定電壓下可以被控制的電流源。一般而言，這種器件都配有電池組，其起到一個(gè)能量儲存器(大容量電容)的用途，以通過電源瞬態(tài)持續(xù)為系統(tǒng)供電。假如系統(tǒng)負(fù)載超出源電流片刻，電池便會補(bǔ)充額外的電流。在沒有電池的情況下，假如系統(tǒng)負(fù)載電流超過了充電器的源電流，則系統(tǒng)電壓就會迅速下降。麻煩的是，充電器為一個(gè)三級電流源，即短路、預(yù)充電和快速充電。超過有效電流會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降，并且還可能會使充電器進(jìn)入預(yù)充電，然后轉(zhuǎn)入電流更少的短路階段。相反，假如負(fù)載電流低于充電器電流，則系統(tǒng)電壓上升，直到達(dá)到4.2V穩(wěn)定電壓為止。最后，充電電流下降至與負(fù)載電流相等。

要想實(shí)現(xiàn)無電池工作，必須對充電器和系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使充電器能夠始終向系統(tǒng)供應(yīng)要求的電流。要解決這個(gè)問題，充電器的IV特性必須要與系統(tǒng)負(fù)載IV特性相匹配。

充電器的輸出特性

我們將討論一種鋰離子電池充電器，這是由于它具有幾個(gè)充電階段，而這些我們已經(jīng)討論過的概念可以被輕松地應(yīng)用到其他充電器化學(xué)技術(shù)中去。圖2顯示的是其與充電器輸出電壓VSYS相關(guān)聯(lián)時(shí)充電器的電流情況。假如沒有電池并且充電器沒有通電，則初始電壓為0V。當(dāng)向充電器加電時(shí)，由于輸入與輸出之間存在內(nèi)部上拉電阻(~500Ω)，充電器的輸出電壓開始上升。短路模式低于1伏，其設(shè)計(jì)目的是最小化OUT引腳短路期間的功耗。