手機(jī)電池充放電電路原理詳解

大家好，小科來為大家解答以上問題。手機(jī)電池充放電電路原理詳解這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、電池充放電電路是手機(jī)中最關(guān)鍵的電路之一，是手機(jī)所有功能的來源。如果這個電路有問題，整個手機(jī)就會工作不穩(wěn)定，甚至無法開機(jī)。手機(jī)的電能來自電池。電池電壓經(jīng)過電源管理IC后，輸出到各種負(fù)載。這個電源管理芯片被稱為PMIC和電源管理集成電路。例如，如下圖所示，電池的電經(jīng)過PMIC，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)電，系統(tǒng)電是手機(jī)的主電源。這個電源的一些平臺叫做Vsys，一些平臺叫做VPH _壓水堆?？傊磺卸寄芟胪?。不管叫什么電，手機(jī)到其他模塊的電都是這個電轉(zhuǎn)化來的。高端手機(jī)有幾百個電源，低端手機(jī)有很多六七十個電源，都來自Vsys。

2、在極少數(shù)情況下，Vsys不能滿足大負(fù)載電流的要求。這時候可以考慮直接從電池Vbat中取電。當(dāng)然，這是非常非常罕見的應(yīng)用和設(shè)計場景。

3、從電池的角度來說，它不僅放電為整個手機(jī)提供能量，還被充電儲存能量。放電時電流走輸出路徑，如上圖綠色曲線路徑所示，充電時走輸入路徑，如上圖淺藍(lán)色和紅色路徑所示。usb充電線的充電電流通過typec連接器進(jìn)來后，通過PMIC或輔助充電IC進(jìn)入電池，實(shí)現(xiàn)充電功能。充電路徑中，紅色的是電荷泵大功率充電，淺藍(lán)色的是BUCK小功率充電。實(shí)際上，將淺藍(lán)色路徑放在上面是升壓結(jié)構(gòu)，因此手機(jī)也可以通過typec接口對電壓進(jìn)行升壓并為其他設(shè)備供電。

4、有同學(xué)很好奇，為什么要走兩條路充電？

5、這兩條充電路徑是主充電路徑和輔助充電路徑。輔助充電路徑具有高充電功率。目前我們手機(jī)中的快充主要依靠輔助充電IC實(shí)現(xiàn)大功率充電。

6、結(jié)合下圖的充電電壓-電流曲線，我們可以再次深入了解手機(jī)的充電過程。如果電池過度放電，或者長時間不用，功率非常非常低，甚至低于3.5V V，下圖電池從3V開始充電，此時稱為預(yù)充電。預(yù)充電過程意味著主充電IC正在工作。上圖中淺藍(lán)色曲線顯示了充電路徑。USB線上的電流和進(jìn)入電池的電流基本相同。預(yù)充電后到達(dá)T1 CC階段(CC階段為恒流恒流階段)。這一階段的特點(diǎn)是電池電壓緩慢增加，電流恒定。圖中電流穩(wěn)定在3A，而電池電壓從3V逐漸上升到3.5V，電池電量慢慢上升。

7、接下來，到達(dá)時間T2-T3也是CC階段。從T2開始，輔助充電IC開始介入充電過程。充電路徑如上面紅色曲線所示。這時候充電功率已經(jīng)有了很大的變化。USB充電線上的電流可以達(dá)到8A，進(jìn)入手機(jī)的電流是USB電流的一半，大約是4A。圖中輔助充電IC為降壓電荷泵充電架構(gòu)，特點(diǎn)是電壓減半，電流加倍，電池充電電流為4A。如果電池電壓為4V，那么此時電池充電功率為4*4等于16W，USB提供的8V2A左右也是16W。電荷泵原理參考上一篇文章：《一文理解電荷泵電源原理》。

8、快充持續(xù)時間很短。當(dāng)電池達(dá)到一定程度時，充電電流會下降，充電過程進(jìn)入T3-T4。此時電池電壓不變，但電流逐漸減小，稱為CV過程，恒壓充電。不過usb電流和電池電流的關(guān)系還是233601，此時充電功率不低。

9、T4時間過后，充電功率會明顯下降，輔助充電IC會休息，主充電IC會慢慢工作。此時會進(jìn)入CV階段，電池慢慢充滿。

10、以上是手機(jī)充放電架構(gòu)和工作流程的介紹。應(yīng)該說手機(jī)的電量和電壓并不是100%的正相關(guān)，在要求不高的情況下我們可以用電池電壓來大致估算電量。但在手機(jī)中體驗(yàn)高精度電表的友好設(shè)計非常重要，需要結(jié)合電壓和電流對電量進(jìn)行估算和擬合。比如有的電表用卡爾曼濾波器來估算電量，更簡單的方法是對電流進(jìn)行積分。另外，電量低的時候會放電很快，所以用戶上一秒還不能用15%的電量看手機(jī)，下一秒突然就變成1%了。甚至有的手機(jī)玩游戲，但是電量跳起來，這是很不友好的體驗(yàn)。

11、我們來看看實(shí)際的充電曲線。上圖是實(shí)測的某手機(jī)充電曲線。黃色是usb電壓，藍(lán)色是usb電流，橙色是功率，大功率的持續(xù)時間只有很短的一段。這款手機(jī)采用了更復(fù)雜的電池和充電架構(gòu)設(shè)計：120W秒充技術(shù)，利用兩個電荷泵將USB網(wǎng)絡(luò)的20V3A高壓大電流轉(zhuǎn)換為兩路10V6A電壓電流，最終合并為10V12A大電流輸入電池。

以上就是手機(jī)充電放電架構(gòu)和工作流程的介紹，然而筆者更期望的還是電池技術(shù)本身的進(jìn)步，容量更大、更穩(wěn)定、充電更快的電池才是根本。

14、原文標(biāo)題：好文!手機(jī)電池充、放電架構(gòu)與工作流程講解

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