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手机在进行标准充电时,充电器会先将家用电的220V电压进行降压到5V,手机内部会将电压再次进行降压对电池进行充电,在这个过程中,手机经历了两次降压过程。
具体充电时,锂电池的充电包括三个阶段,恒流预充电、大电流恒流充电与恒压充电阶段。
电压低于3.0V的时候,充电器会将充电电流控制在100mA以内,叫做恒流预冲电阶段,这一阶段主要是恢复过放电的锂电池,为了保护电池存在的。
第二阶段是大电流恒流充电阶段,此时的充电电压高于3.0V,第二阶段的充电电流可以适当提高,根据电池的属性不同,电流的大小可以为0.1C到几C,C指电池容量,即2600mAh的锂电池,0.1C就是指260mA的电流。
第二阶段的国家标准充电是0.1C,这也是标准充电的充电电流标准。但是这项标准制定时间是十几年前,当时的锂电池技术还不够成熟,随着锂电池技术的进步,理论上来讲,现在的技术是可以在第二阶段提高电流的,快速充电作用的时间阶段就是第二阶段。从目前的锂电池水平与充放电管理芯片的水平来说,用1C的电流充电都可以实现。而一般快速充电的充电电流为0.2~0.8C。
最后一个阶段是恒压充电阶段,这个阶段是当电压等于4.2V时,充电器会进入恒压充电模式,这阶段充电电压恒定为4.2V,充电电流则越来越小。当充电电流小于100mA时,就判断电池充满,切断充电电路。
从电池的能量分布和手机使用情况看,最影响充电时间的因素是恒流充电阶段的充电电流,目前主流手机设置的充电电流在450mA左右。想实现快速充电,最可行的方法是提高恒流充电时间。锂电池的最佳充电速率为1C,即一个 1000 mAh的电池组要以1000mA的电流进行快速充电能够实现最短充电时间,且不会降低电池组性能,也不会缩短使用寿命。当电池容量增加时,如果想要保持充电速率,需要提高充电电流值。
快速充电方案在执行时候,包含了充电器部分和电源管理部分。
电源管理部分的芯片置于移动智能终端内,有独立的电源管理芯片,有的直接集成在手机套片中,电源管理芯片对锂电池的整个充电过程实施管理和监控,包含了复杂的处理算法。
充电器的管理芯片负责根据锂电池的不同充电阶段的特点,对充电器发出相应的指令,控制充电器的输出电压和电流。充电器在接收到充电器管理系统的指令后,会做出相应的电压调整,最后完成对手机的快速充电任务。
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