电池基电源管理系统的设计分析

电池(battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电池基电源管理系统的设计分析

电池基系统广泛地应用在蜂窝电话、PDA游戏机、医疗仪器等领域。这些系统需要有效的电源管理以便使设备尺寸和电池寿命最佳化。

电池基电源管理系统包括电池和为系统提供电源的稳压电路。主要的设计目标包括：

性能和充电时间间隔指标，要通过有效的系统设计，使电池尺寸最小、重量最轻。

在宽输入电压范围内提供合适的稳定输出电压，在电池电压下降时电池基系统能正常地工作。

要求电源管理系统减小印刷电路板大小。

功率管理系统最小热耗，应消除复杂的热管理，热管理会增加重量和成本。

电源管理系统最佳化的电路布线，应避免电磁干扰。

高可靠性的电源管理系统。

电池选择为了满足上述的设计目标，电源管理系统的设计从电池开始。电池类型有一次电池(或非重新充电电池)和可重新充电电池。

一些流行的可重新充电电池包括：

镍镉(NiCd)电池具有寿命长，高放电率和价格便宜。优点是简单的充电特性，能经受多次充电/放电。

镍氢(NiMH)电池：与NiCd电池比具有较高能量密度，但是要以降低寿命为代价，其能量密度比NiCd高30%~40%。NiMH储存效应比较小。充电时，NiMH采用更复杂的充电算法并消耗一些热量，因此，所需的充电时间比NiCd长。

锂离子(Li-ion)电池：具有高能量密度而且重量轻。当今锂电池以单位重量的最大电化学势能和最高能量密度而处于电池的中心位置。锂离子电池是安全的，它在充电和放电时能提供一定的安全措施。其能量密度是标准NiCd电池的2倍。另外，它具有高容量，其负载特性是相当好的，放电特性类似于NiCd。它相当高的电池电压(2.7~4.2V)使得很多Li-ion电池组只有一个电池组成。寿命为300充电/放电周期，在500周期为50%容量。然而，Li-ion电池需要保护电路，保护电路在充电期间限制每个电池的峰值电压，并阻止放电时电压下降太低。保护电路不仅限制最大充电和放电电流，而且监控电池温度。在处理和测试Li-ion电池时应小心短路、过充电、压碎、敲击、损坏、穿入、反向极性、暴露在高温或折开电池。