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平板电脑电源、电池设计注意点

随着arm日渐成熟,Nvidia的CPU越来越成熟--特别是小平板上的应用;以及android特别是2.2版本的成熟和被广泛二次开发。近期的平板电脑市场必将火热起来,也存在相应的优势让其装大起来。

目前的平板电脑一般采用单串电池或者双串电池供电,一般都有将近20Wh的额定容量。

其拥有比起传统notebook更轻便、更易用之外,比起手机等,又有屏幕大、功能齐全、和速度快等优点。如果带上3G、GPS、重力感应等,那确实是悍马级别。

但是,由于个小,功能多,带来耗电较大的问题,同时为了做小做薄,壳体以及内部空间肯定多少有些牺牲,那么和电源RD相关的东西就比较关键了。一个是充电与电源控制问题另外一个就是电池问题。

传统上,大家默认电池最好关机能够3个半小时充好电,如果双串的话,一般还好,用1.7A上下的电流就能够应付,发热之类的也还可以接受;如果是两并的电池,因为单体容量大,如果要按时充满,需要较大充电电流,可能会带来整机发热。这类发热主要来自于:输入电流取样电阻、充电电流取样电阻、电感发热与mosfet发热,电感与mosfet的发热分别有铁损与铜损两类,除了与之直流阻抗相关还与其工作频率等相关。之外还有电芯充电发热,通常认为电池0.3C~0.6C充电发热为5~12度之间,可以以此类推。

通常因为平板是拿在手上用的,一般人体对于超过40度的温度就开始很敏感与反感。为了保证人手等不至于对此应激反应,就有必要要求在通常使用中可能接触到的位置不会出现高于40度的高温。那么敏感发热的东西就有必要控制相对温升不要大于15度,并且不要分布在发热大户附近,如cpu、DDR等。

通常,这类设备需要带电量管理。而两串电池,用ADC做简易的电量指示,并不太合适;同时大容量的电池用ADC也不准确。通常会采用库伦计等来作为电量管理,甚至与笔记本电池共用SBS1.1的智能电池亦有。

但是不要忘了,这类机器是没有EC参与工作,其状态指示往往来自于其充电IC本身。所以电池的各个细节部分就有必要与充电IC、状态指示很完美结合了。

(这个部分我在另外一个文章BQ3060.。。。。。内有谈及,具体就不再浪费了。)

电池低电压导致的析出现象进一步导致的胀气现象:

(本处所表述的胀气不是指正常温升导致的体积膨胀,且正常体积膨胀率在规定的温度环境下是小于3%的,不会对电池质量有本质影响,请勿对号入座。)

大家知道,电池低电压,特别是电芯的电压低到2.4V以下容易发生析出结晶现象,特别是温度较低的环境下。那么这种析出是很危险的,容易产生二氧化碳,从而导致胀气的危险。更有甚者,在再次充电的时候,会发生着火甚至爆炸的危险。发生这种危险的前提条件取决于析出状态的严重程度与否,实验认为,在析出不是很严重的时候,更容易出现危险事故。

出现胀气最轻微的状况是后壳开裂,客户投诉,售后维修;

稍微严重点,电池顶破屏幕。。。

当然最严重的事情莫过于机器烧毁,裁定为安全事故,面临机器被召回的危险了。

针对这个问题对于电池的选择,如果条件许可,尽量选用对于这种机制有预防的电芯,如果所选用电芯无法避免这种情况发生的时候,就应该在硬件上动功夫。具体参考如下:

1、整机在关机等待重新开机的时候,尽量做到低功耗,最好待机电流能够做到1mA以下,特别是3.0V关机的机器;

2、电池过放电保护点抬高,最好在2.7~2.8V。保证不会与0%电量冲突,又能与危险低电压拉开较大区域,通常电池进入过放电保护的时候要能保证在100uA电流状态下。

3、不忘提醒客户,机器不用的时候要适度的补充充电;

通常做好上述准备工作后,这种致命危险就离我们较远了。忘了说下,国际上某些大牌厂家做内置电池特别是聚合物电池之时,不管用谁家的电池,会考虑把整机低电关断的点抬高,比如说5~8%之类的。人为延长了关机不用到电池可能胀气这段时间长度度。

简单描述,欢迎大家讨论。


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yanglupu
LV.8
2
2010-12-06 19:28

说得很好,明年一定是MID及IPAD的山寨年,深圳也许又有了一次小的机会。请问兄台在哪里高就,希望有机会相互了解一下。。

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censtar
LV.6
3
2010-12-07 08:23
@yanglupu
说得很好,明年一定是MID及IPAD的山寨年,深圳也许又有了一次小的机会。请问兄台在哪里高就,希望有机会相互了解一下。。

厦门,国内做这块的一家正规公司。。

山寨并不一定能够做恶红火,但是喧哗一阵倒是有可能,如之前的EPC一样。

1、山寨很多图省钱、省事,舍不得技术与金钱的投入;

2、打枪换炮的,没有形成严谨的技术积累----电气、结构、工艺、软件、测试5大环节的积累;

3、考虑的是基地成本,能便宜的就尽量便宜,当然在成本优势上,对于正规企业打压很大。

4、得不到正规厂家的技术支持,如:主芯片组、操作系统方面。虽然有很多东西是公开的,但是往往还需要从厂家那里得到较好的技术支持以及一些非公开资源的支持才能更好的做好整个机器。

与山寨相反,正规厂家也有很多局限性:

1、流程繁琐;

2、较为呆板;

3、步伐不够快。。。

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mac8188
LV.4
4
2011-02-14 16:36
@yanglupu
说得很好,明年一定是MID及IPAD的山寨年,深圳也许又有了一次小的机会。请问兄台在哪里高就,希望有机会相互了解一下。。

火不了,估计和伤亡本的命运差不多!!!!

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