九、对电源适配器的检测和适应由于过高的电压在经过线性电路为电池充电时会有热的问题存在，过高的电压进入系统时可能对后续电路造成危害，所以过压保护电路最先进入充电IC的设计中。 下面将以概念解释的方式对一些新方法进行介绍，并把相应的产品实例介绍给你，以便你可以通过阅读规格书对相关技术的应用有更多的了解。 MIVR的作用就是确保输入电压不会低于最低值，以此确保可能的灾难不会出现。由于电压的降低是由过大的电流消耗引起的，解决此问题的办法当然是降低电流了。RT9451就是这么做的，它可以将最低输入电压调整到4.2V至4.76V之间，此电压是可以设定的，步进间距是80mV。下图显示了RT9451在实现这种调整时的电流状况，可以看到由于供电能力不足，期望的输入电流不会得到满足，以便维持最低输入电压在设定的水平上。
图二十五、RT9451的最低输入电压调整示意图——输入电流因输入电压调整而受限 Bad Adapter Detection这当然就是适配器故障检测功能了，它用于检测适配器是否具有供电能力，这个操作仅在充电管理器件的输入电压上升阶段进行。当RT9451的VIN端检测到电压超过预设的VIN(MIN)时，IC内部在VIN端接入一个大约为30mA的恒流源并持续32ms的时间，如果此电流在此时间段内能够持续存在并且VIN端电压维持在VIN(MIN)之上，则认为此适配器具备供电能力，后续操作可以继续进行下去，否则就将IC的全部工作停下来并将内部的状态位置位，系统中的MCU可以借此状态位的信息做出相应的后续操作。当此问题存在时，RT9451将以2s为周期重复进行监测工作，直至问题被消除为止。截取自规格书的下图显示了检测方法和流程：
图二十六、RT9451的电源适配器故障检测方法和处理流程 十、状态指示人机界面是我们人类和机器设备打交道时了解系统状况、操控设备的界面，这其中最基本的就是状态指示。对于锂离子电池来说，当进行充电池充电时，电源状态是否有异常？充电过程是否还在进行过程中？这些信息是设备使用者非常关心的内容。Richtek的每一款充电管理器件都提供了这样的信息输出，它们通常是用某些个端子的状态或是通过内部寄存器的数据状态来表达的，通过外接LED或是将状态信息读入系统的控制器中再通过其它方式表现出来，让使用者可以随时了解当前状况是怎样的以提高使用者的舒适程度。前文显示的应用电路图中出现的LED符号都是起这种作用的，要注意的是IC的信号输出端子，有一部分是比较单纯的两种状态输出——开或关、高或低，有一些是多态输出的，最典型的是具有第三种状态——高阻状态，请在设计时正确理解并好好加以利用。 十一、电池容量的测量及其解决方案前一段中我们谈到了Richtek的每一款充电管理器件都提供了简单的状态指示信息以提高最终使用者的体验舒适程度，但那只是最低程度上的。只使用简单的状态信息，我们只能得到现在怎么样的信息，我们绝不可能由这些状态信息对未来的过程进行预测，例如我们无法预知还有多少时间才能将电池充满，也不知道现在电池的充满程度；我们更不能借助充电系统去了解电池放电过程中的电池状况，不知道在某种状态下电池还能使用多久。要解决这些问题，我们需要使用电池容量测量工具——Battery Gauge，Richtek的RT9420和RT9428就是为此而生的。由于RT9420和RT9428具有相同的内部结构，我们就以RT9428为例来进行说明。下图是RT9428的应用电路图：
图二十七、电池容量计RT9428的应用电路简图 在RT9428的规格书中，它被描述为“System-Side Fuel Gauging”，翻译成中文：“系统侧电池容量计”。这意味着RT9428在使用时不是被放在电池包里的，这与常用的笔记本电脑的电池容量计的使用方法不同，如果更换了一块电池，RT9428给出的电池容量信息是关于新电池的，这意味着它能及时感知到当前和它连接的电池的容量，因为它采用的是以电池电压为计算依据的电池容量测算方法。以一台手机为例，如果对它的电池放电过程进行测量，可以得到如下的电压和时间之间的关系曲线：
图二十八、某实物手机的电池放电过程电压曲线 与之对应，可以得到相应的电压和电池容量之间的关系曲线如下图所示：
图二十九、不同参数下计算得到的电池容量和实际容量之间的关系 其中的蓝色直线就是理想的电池容量曲线，上下两图之间的曲线是存在对应关系的。所以，只要测得电池电压，就可以对应的得到理想的电池容量数据。但很可惜，实际的电池充放电曲线总是不理想的，受电池内阻的影响，负载电流又在不断的变化，实际测量到的电池电压和实际的电池电压总是不一样的，所以不能直接从测量到的电压得到准确的电池容量信息，我们得到的电池容量信息可能落在上图所示的黄色和灰色曲线上去，也就是说误差太大了。我们的目标是要将数据尽可能地落到蓝色直线上，例如经过优化的数据如果落在红色曲线上，那么这个数据就是可以接受的，而这一目标的实现就有赖于我们对电池特性的深刻了解上。 为了实现上述的目标，需要选用RT9428作为电量测量元件的用户需要将与电池有关的测量数据提供给我们，或是将电池提供给我们由我们来提取相关的测量数据，让我们可以对这些数据进行仔细的分析计算以后得出一些特征值，再将这些特征值植入用户的系统驱动程序中，系统在工作时要实时地将温度数据和这些特征数据经过I2C总线提供给RT9428，RT9428再将这些数据和它持续获得的电池电压数据进行迭代运算以后计算出实际的电量信息，并将这些电量信息返回给系统使用。这种经过修正的数据能比较准确地反映电池的实际容量，下面几幅图是RT9428在不同的充放电模式下实际计算出来的电池容量和实际电池容量之间的关系图，你将看到这些误差的最大值是落在+/-3%以内的，这比友商的类似产品好很多。
图三十、不同充放电模式下计算得到的电池容量和实际容量之间的关系及其误差 目前，RT9428的相关产品已经完全成熟，以其IP为构成单位构建的高集成度产品已在国际大厂产品中得到大量使用，是完全值得信赖的产品。 十二、充电器件的测试模式最后才想起这个话题，实在是因为测试模式不是充电IC本身的功能，在谈电池管理的时候想不到这上面去，但这却是充电管理器件在使用过程中必然会遇到的问题。 充电管理是按照电池的特性来进行的，串联连接模式下的负载是和电池并联连接的，如果电池不在系统中，充电管理器件就把负载当作电池来看待了。我们的问题是：负载特性能像电池特性吗？答案当然是否定的。所以，它们之间的相容性问题就出来了。这个问题会在什么时候呈现出来呢？产品生产过程中的测试阶段——通常情况下，这个时候系统中是不带电池的。 当这里提到的相容性问题出现的时候，负载要么不能进入正常的工作状态，要么断断续续地工作——反复重启，到底发生什么现象，完全取决于负载的特性和充电电流之间的复杂关系。这种状况有时可以通过在测试支架上加上一个大电容来模拟电池接入系统去解决，但有时可能根本无效，因为当负载在低电压下消耗的电流超出充电器件提供的预充电电流时，负载是永远不能得到一个可工作电压的。 这个问题的解决只能通过设置一个充电管理器件的测试模式来完成：在测试模式下，充电管理器件表现为一个具有无限电流供应能力的电压源，这样就可以让负载进入正常的工作状态。下图截取自我们的AE制作的一份产品介绍文件：
图三十一、RT9532的测试模式 RT9532是一款线性单节锂离子电池充电器件，它可以通过在EN/SET端施加脉冲信号来改变其工作模式，这些工作模式中包含了USB规范需要的USB100和USB500模式（最多从USB输入获取100mA电流或500mA电流）、支持电源适配器供电的ISET模式（最大充电电流由ISET端电阻确定，其值为1.2A）和工厂模式，这工厂模式也就是我们在这里谈论的测试模式，在此模式下，不需要装入电池，系统即可正常工作，器件可以提供最多2.3A的电流供系统使用而不会进入充电截至状态。 顺便提一下，像RT9532这样采用在一个端子上输入一系列脉冲来改变芯片的工作状态的做法是比较简单的降低器件成本的做法，与采用多个端子的组合相比，其引脚数较少（有时增加一个引脚就意味着封装的改变）；与采用I2C总线之类的接口相比，IC内部的电路会简单许多（用简单的计数器就可以改变芯片的工作状态了）。如果说在4个模式间进行切换，这一做法的优势还不明显，更多的模式下这一优势就凸现出来了，具体案例请参看下图，它是关于另一个型号RT9536的，我们可以把这种做法叫做以时间换空间。 RT9536 Linear Single Cell Li-ion Battery Charger
图三十二、用时间换空间——RT9536通过单线脉冲改变工作模式和充电电压的方法 |
