隨著便攜式設(shè)備復(fù)雜功能的增多，消費者需要小巧、輕便、用戶界面友好的設(shè)計有較長的電池使用壽命，這種消費偏好使電氣設(shè)計工程師陷入了進(jìn)退兩難的局面，本文介紹了便攜式產(chǎn)品的一種電池管理技術(shù)。

    為了方便用戶，新一代便攜式產(chǎn)品中集成了越來越多的功能，例如，無線通信和數(shù)據(jù)處理功能在手機和pda中的融合，新一代手機不僅可以上網(wǎng)、處理郵件，還集成了拍照等功能；pda廠商則在新推出的pda中集成了無線通信、gps等功能。功能的增多勢必導(dǎo)致系統(tǒng)耗電量的提升，為了滿足更低功耗、更小尺寸的要求，電池管理技術(shù)在便攜產(chǎn)品設(shè)計中成為至關(guān)重要的因素。本文分析了電池供電產(chǎn)品設(shè)計中存在的普遍問題。

    圖1：單片熱插拔器件的裸片布局。

    一、合理選擇電池

    終端用戶是否滿意其便攜式設(shè)備的設(shè)計，在很大程度上取決于電池的性能。電池的關(guān)鍵指標(biāo)當(dāng)然是電池的使用壽命，表面上看這只是一個簡單的數(shù)值，但它卻涉及到許多因素，其中包括：系統(tǒng)負(fù)載(滿負(fù)荷電流的供電時間，待機模式下的供電時間)、電源效率、系統(tǒng)電源管理、電池類型和充電方式等。這些特性之間的相互影響也會影響終端用戶的感受，一般情況下，當(dāng)用戶開始注意到電池時，事情就變得比較棘手了！好的產(chǎn)品設(shè)計既不需要頻繁更換電池(如電視遙控器)，也不需要頻繁地給電池充電(電動牙刷)，它應(yīng)使電池從用戶的眼前“消失”掉，避免用戶像關(guān)注設(shè)備的功能一樣關(guān)注電池。

    電池和系統(tǒng)之間的相互制約是設(shè)計中常常被忽視的問題，保證電池的容量與系統(tǒng)的需求相吻合非常關(guān)鍵。常用的電池類型有：堿性電池、鎳氫電池和鋰離子電池。它們之間是不可互換的，對于絕大多數(shù)產(chǎn)品都有一個最佳選擇方案。

    堿性電池

    堿性電池是不可充電電池，但他們具有極低的自放電率和成本，不需要充電器或交流電源插座。對于功耗較低的應(yīng)用，堿性電池將是一個很好的選擇，但須合理使用，靜態(tài)電流或休眠電流都必需很低。設(shè)計中一個常見的誤區(qū)是：只關(guān)注工作效率，而忽視了“關(guān)閉”或“休眠”狀態(tài)下的電流損耗，即使消耗電池數(shù)十微安的電流也會導(dǎo)致電池的頻繁更換。

    可充電電池

    當(dāng)負(fù)載對于堿性電池而言過大時，需選用可充電電池，這對于筆記本電腦、pda和蜂窩電話等便攜式產(chǎn)品已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)模式。可充電電池盡可能少地“打擾”用戶，將對產(chǎn)品的銷售有一定的促進(jìn)作用，至少不會降低產(chǎn)品的性能。目前，針對便攜產(chǎn)品有兩種常用的可充電電池：鎳氫電池或鋰離子電池。

    鎳氫電池成本比鋰離子電池低，當(dāng)產(chǎn)品的使用條件對電池而言不安全時，這種選擇將變得很敏感。對于缺少復(fù)雜的充電設(shè)計的低成本產(chǎn)品，由于鎳氫電池適于完全充滿和完全放電的應(yīng)用，用于將電能完全耗盡的產(chǎn)品比較適合，如：電動工具。另外一種適合鎳氫電池的應(yīng)用是直接替代堿性電池，這得益于鎳氫電池具有與堿性電池相同的電壓，電池能量耗盡時即從設(shè)備上移出電池，然后由外部充電器給電池充電。這種應(yīng)用在數(shù)碼相機中比較普遍，但需要用戶的頻繁干預(yù)。

    許多便攜式產(chǎn)品與上述情況不同，例如：pda、手機需要定期充電，但它們只是偶爾消耗電量。這些產(chǎn)品最好選用鋰離子電池，除了重量密度外，這種電池還具有兩個重要優(yōu)勢：低自放電率，對于短時間的充電-放電沒有限制。消費者不會意識到“電池管理”問題，簡化了產(chǎn)品使用。

    二、精確檢測電池電量

    電量計量對于在每次使用中不會完全耗盡電量的產(chǎn)品很有用，尤其是數(shù)碼相機、手機、pda等產(chǎn)品。數(shù)碼相機不是經(jīng)常使用的產(chǎn)品，因此，用戶很容易忘記給電池充電，而在使用時電量又很重要，如果沒有一個好的電量計，數(shù)碼相機就存在隨時沒電的危險，為用戶造成許多遺憾。

    圖2. 單片電池電量計提供更高的性價比

    大多數(shù)便攜產(chǎn)品在設(shè)計中沒有給電量計留下充足的資金預(yù)算，設(shè)計者誤認(rèn)為消費者不會重視這一特性，其實不然。手持系統(tǒng)不斷增加的存儲容量意味著應(yīng)用程序和用戶文件將被保存在易失型存儲器中。電池在毫無防備的情況下掉電，會造成用戶生成或購買的文件損壞或丟失。一些系統(tǒng)采用輔助電池在主電池斷開時給存