移動通信終端產品鋰離子電源管理的原理及設計
   
鋰離子電源管理的設計主要是針對鋰離子電池的特性來進行的。鋰離子電池的安全性能及供電性能主要體現(xiàn)在其充放電參數(shù)的控制上。圖1為鋰電池電源管理原理圖。該圖由控制芯片和外圍電路組成。接下來，我們就圖1從鋰電池放電、充電兩個方面來探討如何實現(xiàn)鋰電池的管理。

圖題：鋰離子電池電源管理電路

放電工作原理
   
電池過放可能會給電池帶來災難性的后果，特別是大電流過放或反復過放，對電池的影響更大。一般而言，過放電會使電池內壓升高，正負極活性物質的可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復，容量會有明顯衰減。鋰離子電源管理電路的功能之一就是為了保護鋰電池不至于過放。
   
鋰電池的正常工作電壓為2.575～4.2V。當電池電壓在此范圍內，管理電路將MOSFET管S4打開，在電池(CELL)電壓與BATT＋之間建立低阻通道，有利于電流從電池流向手機負載。在此情況下，過放就體現(xiàn)為輸出電流過大。在整個輸出過程中，電源管理電路不斷地檢測從電池輸出到負載的電流。當電池輸出電流超過通常的保護值3.5A的時候，手機短路保護電路開始工作，關閉S4，切斷電池與BATT＋的連接。
   
當電池持續(xù)放電到電池電壓低于文獻[1]規(guī)定的放電終止電壓2.375V以下時，則屬于電壓過放。此時，圖1中的手機低電壓及短路保護電路開始工作，同電流過放一樣，關閉S4，切斷電池與BATT＋的連接達到保護鋰電池的目的。

充電工作原理
   
充電管理電路在對鋰電池進行充電時，更是一個復雜的過程，既要保證鋰電池能夠充滿，又要保證鋰電池的性能，最重要的是要保證鋰電池不能過充。如果鋰電池在充電過程中充電電流過大，或充電時間過長，產生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液等不良現(xiàn)象。同時，其電性能也會顯著降低。
   
整個充電電路應該具有以下幾種充電模式：
——低電壓預充電模式；
——全速充電模式；
——涓流充電模式；
——頂端截止、脈沖充電模式；
——充電截止模式。

低電壓預充電模式
   
當電池電壓低于3.0V時，電源管理電路進入低電壓預充電模式。當電池極度過放時，為了防止過量的充電電流對電池性能造成損傷，充電電路應該采取漸進的充電方式。
   
對于一塊極度過放的，電壓已低于0.7V的鋰電池，電源管理電路將提供預充電涓流給電池。此時S1關閉，充電器通過R1提供電流給管腳Vdect，充電器提供電流的大小完全由R1決定，整個充電器幾乎工作在無負載情況下。這種充電模式甚至可以對電壓已經為0V的電池進行充電；當電池電壓高于0.7V低于1.98V時，外部S1及S2工作，電源管理電路可以以更高的電流對電池進行充電。但是，此時三極管S1的功耗檢測電路還沒有工作，必須限制其功耗低于800mW，以免燒毀S1；當電池電壓高于1.98V低于3.0V時，整個電源管理電路都正常工作，此時S1的控制電路使S1以較高的電流，但遠低于全速充電電流對電池進行充電，該電流一般超過100mA。

全速充電模式
   
當電池電壓高于3.0V時，預充電模式結束，進入全速充電模式。此時，電源管理電路將S1及S2打開，并使S1工作在飽和模式，充電器提供全速充電電流給電池充電。但是，電源管理電路將限制最大充電電流小于1.5A。
   
這種充電模式對充電器也有一定的要求，要求其實現(xiàn)限流輸出。這樣做的目的是便于移動通信終端廠商，在產品設計時可以根據(jù)產品的定義，選擇不同的充電電流，實現(xiàn)對具體鋰電池快速有效的充電。在典型應用中，一般要求充電器提供的輸出電流限制在1A以內，具體的電流可以根據(jù)所用鋰電池廠商推薦使用的充電電流，以便電池能夠具有一個較高的循環(huán)壽命。

涓流充電模式
   
該充電模式其實也是一種恒壓充電模式，當電池表面達到控制電路設定的終止充電電壓Vterm時，即進入該種充電模式。由于在全速充電模式下，電流比較大，電池表面電壓與實際電池芯的電壓有比較大的落差，涓流充電模式就是用來減小甚至消除該落差。此時，電源管理電路通過控制S1的開閉情況，將提供給電池的最大電流限制在100多mA。由于電池被充得越來越足，因此，涓流就越來越小，直到截止。

頂端截止脈沖充電模式
   
當電源管理電路處于涓流充電模式時，它會周期性地跳轉到全速充電模式，形成脈沖電流對電池進行充電。大電流脈沖寬度一般<100μs，這樣有利于電池更快被充滿。

充電截止模式
   
電源管理電路會有一個控制引腳，由手機的CPU決定什么時候停止充電。進入這種模式，一般會有這樣幾種情況：手機檢測到充電電路包括鋰電池溫度過高；不是原裝的鋰電池；已經進入涓流充電，不需要充電時間過長；充電器設計不合理等等。