引言
盡管大家都享受到了無(wú)線(xiàn)通信的樂(lè )趣，但是充電使得這種樂(lè )趣打了折扣，并且使人無(wú)法擺脫連線(xiàn)。充電總是被看作一件麻煩事，因此蜂窩電話(huà)設計者以充電簡(jiǎn)捷或盡可能高效率為己任。IC廠(chǎng)商有責任提供優(yōu)化而有競爭力的集成充電器IC，在提供最節省成本的解決方案的同時(shí)，將所有系統因素考慮在內。

充電器如何工作？
由于其在更高能量密度（典型值為150 Wh/kg）方面的好處遠遠超過(guò)其與鎳金屬氫化物電池相比的價(jià)格劣勢，因此鋰離子電池是迄今為止最流行的蜂窩電話(huà)電池解決方案。根據電池電壓的不同，集成式鋰離子充電器作為調節器起到兩方面的作用。首先是恒定電流(CC)充電。通常，鋰離子電池從3.6V開(kāi)始充電直到達到其端接電壓，根據化學(xué)原理及制造商的不同該端接電壓的典型值為4.15V。當電壓在3V以下時(shí)，電池就被認為是深度放電，此時(shí)必須使用一個(gè)50mA（典型值）的恒定電流源對其進(jìn)行預充電，直到電池電壓達到3V。當電壓低于3V時(shí)，出于安全的考慮禁止使用低于 3V 超過(guò)50mA的電流對鋰離子電池充電。在完成預充電周期后，充電器切換到高速充電檔，并使用標稱(chēng)電流對鋰離子電池進(jìn)行充電，該標稱(chēng)電流可以高達1A。在平均約  
20分鐘的快速充電之后，電池達到其4.15V（典型值）的端接電壓，此后充電調節器開(kāi)始發(fā)揮其第二個(gè)作用：恒定電壓(CV)充電。在恒壓充電期間，充電電流通常從1A降到50mA的預定水平，同時(shí)在電池上維持4.15V的恒定電壓。一些充電器提供在4小時(shí)恒定電壓充電之后的暫停，以避免對有缺陷的電池進(jìn)行無(wú)休止的充電。當在恒壓模式下無(wú)休止地充電時(shí)，鋰離子電池也會(huì )更快地老化。
充電器功能包含一個(gè)感應電阻器（作為控制環(huán)路一部分，用來(lái)測量充電電流）和一個(gè)導引充電電流的傳遞裝置。美國國家半導體提供的諸如LP3945等極具競爭力的充電器集成了感應電阻器和內部傳遞裝置，因而消除了空間已經(jīng)十分局促的系統中的外部元件。

內置保護特性
許多充電器包含防止在不安全情況下充電的安全特性。帶有內部感應電阻器和傳遞裝置的線(xiàn)性充電器使IC發(fā)熱，因此根據充電周期的狀態(tài)，充電器封裝要消耗1.5到2W的能量。因此充電器都配備了熱停機保護，在超過(guò)充電器IC結溫時(shí)禁止充電。外部電源主要是汽車(chē)電池適配器或者墻面交流電適配器。在外部電源低于特定門(mén)限電壓的情況下，即通常所說(shuō)的低電壓鎖定，充電也會(huì )停止。如果充電器的輸入電壓超過(guò)了對于鋰離子電池來(lái)說(shuō)不安全的水平，充電周期也會(huì )終止。該水平稱(chēng)為過(guò)電壓鎖定，其典型值約為4.6V。
為了防止電池通過(guò)充電器自身放電，反向電流保護對于有競爭力的充電器來(lái)說(shuō)是必需的。如果外部電源連接到了電話(huà)上而又由于未接通電源或損壞而不起作用，就會(huì )發(fā)生這種情況。美國國家半導體的集成化鋰離子充電器具有內部反向電流保護功能,消除了對外部肖特基二極管的需求，它被認為是非優(yōu)化解決方案，且對電源有額外空間要求。
充電器電壓和電流環(huán)路具有緩慢的響應時(shí)間，可能變得不穩定，例如，如果電池在充電周期中被無(wú)意或故意拔掉，充電器就可能開(kāi)始振蕩。通過(guò)檢測充電過(guò)程中的電池電源連接切斷，現代充電器IC本身具有防止這種充電器環(huán)路不穩定行為的功能。這是通過(guò)加速充電器控制系統的頻率響應實(shí)現的。蜂窩電話(huà)因而可以在充電器IC仍然與外部電源連接而電池連接切斷的情況下進(jìn)行工作。
雖然過(guò)去蜂窩電話(huà)通常通過(guò)汽車(chē)適配器或墻面交流電適配器進(jìn)行充電，但現在致力于使充電簡(jiǎn)捷的USB充電開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。配備了USB接口的蜂窩電話(huà)采用了4端子USB總線(xiàn)(VBUS)的電源線(xiàn)作為充電電源。將USB總線(xiàn)連接到蜂窩電話(huà)啟動(dòng)了主機和外圍設備之間的USB協(xié)議，在外圍設備中--此處指蜂窩電話(huà)--協(xié)商一個(gè)可以直接用做鋰離子充電器充電電流的500mA電源電流。

充電器IC的熱管理
良好的鋰離子充電器IC定義從封裝需求開(kāi)始�？臻g是蜂窩電話(huà)設計中最珍貴的資源，而獨立的鋰離子充電器IC要求最小的形狀因子。不過(guò)，這樣的小型封裝還必須能夠消耗對于線(xiàn)性恒定電流恒定電壓充電器來(lái)說(shuō)大小為最大充電電流（1.0A）和充電器最大電壓降Vchargerin (6V)- Vbatt(3V) = 6V - 3V的乘積的能量！無(wú)引線(xiàn)和裸露的小片連接襯墊封裝在導熱和總尺寸方面提供了最佳解決方案。
由于沒(méi)有足夠的消耗IC所產(chǎn)生熱量，倒裝片封裝不實(shí)用�；�于更高效率且因而更低能耗的磁降壓或開(kāi)關(guān)電容調節器的充電器需要的外部元件太大，無(wú)法供應1A充電電流。這些巨大的電感器和電容器等外部元件阻礙了對制作最小且最高性能的充電器IC的追求。
除了良好的熱性能封裝之外，一些充電器通過(guò)電源調節來(lái)降低散熱。美國國家半導體的充電器IC具有電源調節功能，充電電流可以作為在電源裝置上產(chǎn)生的電壓降的函數來(lái)調整。這樣效率更高，因為對于電源裝置上的給定電壓降，可以達到最大充電電流，而又從不超過(guò)封裝的功耗規范。

結論
有競爭力的充電器IC設計是系統需求平衡的結果。最佳的設計充分縮小了封裝尺寸，同時(shí)通過(guò)在不超過(guò)封裝功耗要求的情況下最大化充電電流，來(lái)提供最短充電時(shí)間。同時(shí)，安全特性和測試設計擴大了緊密約束的設計的小片尺寸。