20年前,提起“便携式电源管理系统”可能还是个陌生的词汇。但现在,便携式产品的种类繁多,比如:手机、数码相机、笔记本电脑、IPOD、PSP、IPhone等。这些便携式电源管理系统,对我们的日常生活都非常重要。那么便携式电源管理发展的未来会怎样?近日,德州仪器便携式电源应用经理钱金荣博士发表了自己的看法。钱博士认为安全性、持久性、精巧性仍然是便携式电源管理技术的进化趋势。
安全性
过去几年中,由于安全性能出问题而导致召回便携式产品的事件纷出。这些安全隐患大部分来自电池系统。由于产品的安全性受到威胁,对人类的生命和财产会造成很大的影响。
通常用的电池都是锂电池。锂电池的优势是可以让便携式电源更小、更轻。而锂电池的缺点,就是其安全性能、过充电的能力相对较差。比如,电池充电的基本电压是4.2V,如果充到4.3V,温度就会升到175℃,其自身会产生化学反应,继续升高温度,这样下去,电池就报废掉了。通常充电到4.3V时,电池会爆炸。探讨电池的安全性能非常重要。
怎样提高电池的安全性能呢?第一个办法,电池适配器。要确保电池是出于得到认可的电池厂商,或者说这个适配器是OEM认定的厂商提供的。电池终端产品得到认证,电池才有保证。这是一种比较简单的认证机理,但很容易被模仿、伪造。 第二种办法,就是从系统本身提高保护性能。过压、过流、过温、过充、过放,这些保护措施可大大提高电池的安全性能。
持久性
便携式产品的主要部分都是用电池进行供电。如何延长电池的寿命,是一个关键技术。
第一,如何提高电池容量?一般笔记本电脑用的是18650的锂电池。这种电池,体积是固定的。提高电池容量,必须找到新的电池材料。依照目前的发展速度,每年电池容量的增长率大概是7%左右。
第二,如何有效、充分地利用电池的能量?这需要提高功率转换效率。大部分厂家注重如何提高系统的效率。假如效率100%,当然就是用了100%,充分利用了电池的能量,假如提高7%的效率,就相当于超前了一年时间。
第三,要重视电池能量检测。有时候当认为电池用完了,但实际里面还有10%的能量。这样其他能量就白白被浪费。假如电热检测性显示精度是10%的话,那就应该在设计系统时留10%的能量在系统里。电池能量检测这一部分,以前往往容易被忽略。过去是强调效率,而忽略电量检测,但这个精度是非常重要的。
精巧性
如何达到重量更轻,体积更小?开关电源关键是电感、电容的大小。开关电源电容、电感体积和重量最大,约占电池80%的大小。而现在芯片是20%左右的体积。如何降低电容、电感的大小成为了当前最主要的研究课题。一个办法是提高开关频率,这样电感量就会成反比下降。但效率常常会变得低一点。频率越高,开关损耗就越大。这里面有一个折中点,何时既提高开关频率,效率又不受到影响,这取决于半导体技术的发展。(本刊记者 蒋媛)
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