【導讀】目前，快速充電方案被廣泛應用在手機市場中。主流方案有基于處理器廠家高通平臺的QC2.0/3.0，和即將應用的4.0標準，MTK的Pump Express標準，國產手機廠商的閃充。QC快充方案使用了高壓輸入的提高功率，可以在提高輸入功率的同時使用低電流的線纜。
閃充技術需要定制大電流的線纜配合，共同點都是應用在單節鋰電池的產品上并不能應用在雙節串聯鋰電池的快速充電場合。雙節串聯的鋰電池的典型滿充電壓達到8.4-8.8V，應用在對講機、 POS機等終端產品上。 TI針對多節電池的充電方案產品十分豐富，BQ24725A就是一款支持大電流的支持SMBus通信的充電控制器。BQ24725A輸出電壓支持到最高19.2V，充電電流最大支持到8A以上，輸出電壓精度控制達到0.5%。
使用類似BQ4725A這類集成的充電管理芯片方案對鋰電池充電其實十分簡單。鋰電池直接連接到充電控制芯片BQ24725A的BAT管腳上，配置充電控制芯片的Charge Voltge，Charge Current，以及保護功能的Input Current Limit，使能充電功能即可。Charge Voltage（VCHG）是電芯的最大滿充電壓，Charge Current (ICHG) 是電芯允許的最大充電電流。典型的鋰電池充電特性如下圖所示，分為CC(Constant current)和CV(Constant Voltage) 兩個階段。CC階段恒定以最大充電電流持續對電池進行充電，此時單位時間充入電池的電量是恒定的Q=ICHG*T。隨著電池充入電量越來越多，電池電壓會上升，當電壓上升到最大滿充電壓時候，充電芯片將控制輸出電壓為恒定的最大滿充電壓，此時電流開始逐漸減小，充入電量的增加速度慢慢減慢，總充入電量仍然在增加。直到電流減小到截止電流點，充電芯片停止充電，鋰電池達到充滿狀態。
基于這個管理過程，使用充電芯片BQ24725A對一塊對講機電池（滿充電壓8.8V）進行充電，并記錄下充電過程中的VCHG, ICHG和VCELL(電芯側的電壓)。下圖所示為基于橫坐標的充電時間（分鐘）對應的各個參數的變化趨勢，可以看到在不到第五分鐘，VCHG就達到最大值，ICHG就從峰值的4A電流開始下降，經歷了從CC區間到CV區間的切換。最大充電速率的CC階段4A充電持續時間很短，可以預料，如果要對這塊電池完全充滿，CV區間將耗費很長的時間。
通過對充電曲線的分析會發現，充電管理芯片的輸出電壓VCHG和電芯的電壓VCELL之間存在壓差，導致VCHG達到最大電壓8.8V時候，VCELL還沒有達到8.0V，這部分的壓差可能是充電端到電芯端的阻抗導致的，比如充電器PCB，電池保護板阻抗。另外在對講機行業普遍使用可插拔的電池，電池分離充電時候，觸點和充電座彈片的接觸情況也會導致阻抗不確定性。
通過引入電量計芯片配合充電芯片的控制，可以彌補VCHG到VCELL的電壓差。電量計芯片除了提供電量功能，還采集了電池的電芯電壓參數，通過實時訪問電量計芯片中的電芯電壓VCELL采樣結果，根據VCELL電壓是否達到最大滿充電壓來決定是否提高充電芯片的VCHG，維持電池的CC充電狀態。直到VCELL達到最大滿充電壓8.8V進入CV區間，停止提高VCHG，并根據VCELL的繼續升高趨勢而調低VCHG，維持VCELL在8.8V的最大電壓，保護電池。通過讀取VCELL電壓配合變化的VCHG可以達到快速智能的充電管理過程。
配合電量計芯片BQ28Z610，在BQ24725A的評估版上對雙節8.8V的對講機電池的第二次充電測試，記錄曲線如下圖所示，CC階段4A持續充電時間達到41分鐘，遠遠長過前一次測試的普通的充電方案。
基于兩種充電方案的測試結果對比，利用BQ28z610的電量計芯片和雙節電池的充電控制芯片BQ24725A實現了對雙節鋰電池的快速智能充電。BQ28z610還可以提供電芯的實時電壓，溫度，電流等參數給管理充電控制的MCU， MCU根據實時參數來調整BQ24725A的充電電壓，電流，實現實時安全的閉環調整，既能保證電芯的安全充電，又可以最大程度的延長恒流充電的時間，實現快速充電。
來源：TI網站
