手机电池充放电电路原理详解

大家好，小科来为大家解答以上问题。手机电池充放电电路原理详解这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、电池充放电电路是手机中最关键的电路之一，是手机所有功能的来源。如果这个电路有问题，整个手机就会工作不稳定，甚至无法开机。手机的电能来自电池。电池电压经过电源管理IC后，输出到各种负载。这个电源管理芯片被称为PMIC和电源管理集成电路。例如，如下图所示，电池的电经过PMIC，转换成系统电，系统电是手机的主电源。这个电源的一些平台叫做Vsys，一些平台叫做VPH _压水堆。总之，一切都能想通。不管叫什么电，手机到其他模块的电都是这个电转化来的。高端手机有几百个电源，低端手机有很多六七十个电源，都来自Vsys。

2、在极少数情况下，Vsys不能满足大负载电流的要求。这时候可以考虑直接从电池Vbat中取电。当然，这是非常非常罕见的应用和设计场景。

3、从电池的角度来说，它不仅放电为整个手机提供能量，还被充电储存能量。放电时电流走输出路径，如上图绿色曲线路径所示，充电时走输入路径，如上图浅蓝色和红色路径所示。usb充电线的充电电流通过typec连接器进来后，通过PMIC或辅助充电IC进入电池，实现充电功能。充电路径中，红色的是电荷泵大功率充电，浅蓝色的是BUCK小功率充电。实际上，将浅蓝色路径放在上面是升压结构，因此手机也可以通过typec接口对电压进行升压并为其他设备供电。

4、有同学很好奇，为什么要走两条路充电？

5、这两条充电路径是主充电路径和辅助充电路径。辅助充电路径具有高充电功率。目前我们手机中的快充主要依靠辅助充电IC实现大功率充电。

6、结合下图的充电电压-电流曲线，我们可以再次深入了解手机的充电过程。如果电池过度放电，或者长时间不用，功率非常非常低，甚至低于3.5V V，下图电池从3V开始充电，此时称为预充电。预充电过程意味着主充电IC正在工作。上图中浅蓝色曲线显示了充电路径。USB线上的电流和进入电池的电流基本相同。预充电后到达T1 CC阶段(CC阶段为恒流恒流阶段)。这一阶段的特点是电池电压缓慢增加，电流恒定。图中电流稳定在3A，而电池电压从3V逐渐上升到3.5V，电池电量慢慢上升。

7、接下来，到达时间T2-T3也是CC阶段。从T2开始，辅助充电IC开始介入充电过程。充电路径如上面红色曲线所示。这时候充电功率已经有了很大的变化。USB充电线上的电流可以达到8A，进入手机的电流是USB电流的一半，大约是4A。图中辅助充电IC为降压电荷泵充电架构，特点是电压减半，电流加倍，电池充电电流为4A。如果电池电压为4V，那么此时电池充电功率为4*4等于16W，USB提供的8V2A左右也是16W。电荷泵原理参考上一篇文章：《一文理解电荷泵电源原理》。

8、快充持续时间很短。当电池达到一定程度时，充电电流会下降，充电过程进入T3-T4。此时电池电压不变，但电流逐渐减小，称为CV过程，恒压充电。不过usb电流和电池电流的关系还是233601，此时充电功率不低。

9、T4时间过后，充电功率会明显下降，辅助充电IC会休息，主充电IC会慢慢工作。此时会进入CV阶段，电池慢慢充满。

10、以上是手机充放电架构和工作流程的介绍。应该说手机的电量和电压并不是100%的正相关，在要求不高的情况下我们可以用电池电压来大致估算电量。但在手机中体验高精度电表的友好设计非常重要，需要结合电压和电流对电量进行估算和拟合。比如有的电表用卡尔曼滤波器来估算电量，更简单的方法是对电流进行积分。另外，电量低的时候会放电很快，所以用户上一秒还不能用15%的电量看手机，下一秒突然就变成1%了。甚至有的手机玩游戏，但是电量跳起来，这是很不友好的体验。

11、我们来看看实际的充电曲线。上图是实测的某手机充电曲线。黄色是usb电压，蓝色是usb电流，橙色是功率，大功率的持续时间只有很短的一段。这款手机采用了更复杂的电池和充电架构设计：120W秒充技术，利用两个电荷泵将USB网络的20V3A高压大电流转换为两路10V6A电压电流，最终合并为10V12A大电流输入电池。

以上就是手机充电放电架构和工作流程的介绍，然而笔者更期望的还是电池技术本身的进步，容量更大、更稳定、充电更快的电池才是根本。

14、原文标题：好文!手机电池充、放电架构与工作流程讲解

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