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【導讀】手機鋰電池的安全型、可靠性越發受到關注和重視，在手機制造商設計產品時，首先要掌握鋰離子電池的相關規格和特性，并使用具備完善電池檢測及保護功能的充電芯片，以降低過電流、過電壓或過溫等狀況所造成的危險。 本文介紹的是一種集成化的解決方案，利用智能手機和鋰電池相互結合，實現鋰電池的安全可靠。

一般來說，鋰離子電池會有電性安全的范圍限制。由于鋰離子電池的特性，當電池電壓在充電時上升到最高設定電壓后，要立即停止充電，避免電池因過充電造成電池損毀而產生危險;電池供電(放電)時，電池電壓如果降至最低設定電壓以下便要停止放電，避免因過放電而降低使用壽命。此外，為確保電池使用上的安全，鋰離子電池還必須要加裝短路保護，以避免發生危險。

本文以開關充電芯片DIO5425為例，詳細探討關于智能手機充電管理的系統級設計。DIO5425部署于手機電源輸入接口：USB/DC Source 之后，通過開關轉換可以將輸入電流同時用于手機系統供電和電池充電。DIO5425具有優秀的充電管理功能和鋰電池保護功能，支持USB2.0和USB3.0協議。DIO5425具有智能電源路徑管理功能。

圖1：DIO5425參考設計電路
 

鋰離子電池充電管理芯片必須具備以下幾點特性：

可提供固定電流給充電電池

當電池電壓到達最大值且不再上升時，其充電電流便會開始下降，如此可避免對電池過度充電，造成電池損傷;當充電電流降至一定程度時，充電器將停止充電。

確保電池具備可使用電壓

電池在充電完成后，若長時間放置不使用會有自然放電的情形出現，為避免電池過度自放電導致電池電壓下降，當電池電壓低于所設定電壓時，充電器會重新開始對電池充電，確保電池在使用時還能維持一定電壓。
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四階段充電簡述

因鋰離子電池的特性，若鋰離子電池在充電之前已深度放電，此時充電器會先以微弱電流對電池進行Pre-Charge充電(各家廠商設定值不同，本文使用范例的充電IC設定值約為10%的最大充電電流)，充電時電池電壓上升。

當電池電壓上升至約3伏特，充電器改以最大充電電流對電池進行CC Charge，電池電壓持續上升。

當電池充電電壓上升至接近鋰離子電池的飽和點電壓約4.2伏特時，充電器改以CV Charge對電池進行充電，此時充電電流開始下降，當充電電流降至約等于Pre-Charge電流時，充電器停止對電池充電，即完成充電。

不論是用通用序列匯流排(USB)或AC電源轉換器(Adapter)輸入電源對電池充電，當電池開始充電后，若充電時間超過其設定時間，充電器仍然操作于Pre-Charge模式而未進入CC Charge模式，或者仍然操作于CC/CV Charge模式而未進入充電完成狀態，則透過IC的充電計時保護功能使充電器停止對電池充電。
以DIO5425為例，詳細介紹鋰電池充電過程，下圖是鋰電池充電時序以及詳細的參數介紹

圖2：鋰離子電池充電曲線圖
 

Trickle Charge or Pre-Charge

此時的鋰離子電池電壓小于3伏特(V)，當充電器開始對電池充電時，因鋰離子電池的特性，其內部阻抗會很大，故充電器會先以一微小電流對電池進行充電，此時電池電壓持續上升。

定電流充電(Constant Current Charge, CC Charge)

當電池充電電壓上升至約3伏特時，充電器改以最大充電電流對電池進行定電流充電，此時電池電壓持續上升。

定電壓充電(Constant Voltage Charge, CV Charge)

當電池充電電壓上升至接近鋰離子電池的飽和點電壓約4.2伏特時，充電器改以定電壓模式對電池進行充電，此時充電電流開始下降。

Charge Full

當充電電流降至微小電流時，充電器停止對電池充電。

電池在充電完成后，若長時間放置不使用會有自然放電的情形出現，為避免電池過度放電導致電池電壓下降，電源IC在鋰離子電池電壓降至4伏特時，會重新開始對電池進行CC Charge模式充電，確保電池在使用時還能維持一定電壓。