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手機在進行標準充電時,充電器會先將家用電的220V電壓進行降壓到5V,手機內部會將電壓再次進行降壓對電池進行充電,在這個過程中,手機經歷了兩次降壓過程。
具體充電時,鋰電池的充電包括三個階段,恒流預充電、大電流恒流充電與恒壓充電階段。
電壓低于3.0V的時候,充電器會將充電電流控制在100mA以內,叫做恒流預沖電階段,這一階段主要是恢復過放電的鋰電池,為了保護電池存在的。
第二階段是大電流恒流充電階段,此時的充電電壓高于3.0V,第二階段的充電電流可以適當提高,根據電池的屬性不同,電流的大小可以為0.1C到幾C,C指電池容量,即2600mAh的鋰電池,0.1C就是指260mA的電流。
第二階段的國家標準充電是0.1C,這也是標準充電的充電電流標準。但是這項標準制定時間是十幾年前,當時的鋰電池技術還不夠成熟,隨著鋰電池技術的進步,理論上來講,現在的技術是可以在第二階段提高電流的,快速充電作用的時間階段就是第二階段。從目前的鋰電池水平與充放電管理芯片的水平來說,用1C的電流充電都可以實現。而一般快速充電的充電電流為0.2~0.8C。
最后一個階段是恒壓充電階段,這個階段是當電壓等于4.2V時,充電器會進入恒壓充電模式,這階段充電電壓恒定為4.2V,充電電流則越來越小。當充電電流小于100mA時,就判斷電池充滿,切斷充電電路。
從電池的能量分布和手機使用情況看,最影響充電時間的因素是恒流充電階段的充電電流,目前主流手機設置的充電電流在450mA左右。想實現快速充電,最可行的方法是提高恒流充電時間。鋰電池的最佳充電速率為1C,即一個 1000 mAh的電池組要以1000mA的電流進行快速充電能夠實現最短充電時間,且不會降低電池組性能,也不會縮短使用壽命。當電池容量增加時,如果想要保持充電速率,需要提高充電電流值。
快速充電方案在執行時候,包含了充電器部分和電源管理部分。
電源管理部分的芯片置于移動智能終端內,有獨立的電源管理芯片,有的直接集成在手機套片中,電源管理芯片對鋰電池的整個充電過程實施管理和監控,包含了復雜的處理算法。
充電器的管理芯片負責根據鋰電池的不同充電階段的特點,對充電器發出相應的指令,控制充電器的輸出電壓和電流。充電器在接收到充電器管理系統的指令后,會做出相應的電壓調整,最后完成對手機的快速充電任務。
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