就目前而言，這可能是生活中zui常見的問題了。世紀之交，電池（尤其是基于鋰離子的電池）成本的降低和性能的提高，推動了電池供電的儲能和便攜式設備的穩(wěn)步增長。此外，超級電容器由于具有獨特的性質，也越來越多地用于各種應用。鉛酸電池是一項已有150年歷史的技術，至今仍廣泛用于汽車、輪椅、踏板車、高爾夫球車和不間斷電源（UPS）系統(tǒng)。一旦能量耗盡，這些儲能設備必須重新充電。2019年，quan球充電IC出貨量為11.6億顆，預計2024年將增長至17.2億顆，年增長率為 8.6%，相當健康。收入分別為5181億美元和7354億美元，復合年增長率為7.3%。圖1顯示了這一趨勢，其來自OMDIA的“電源IC市場跟蹤 - 2019年”。

圖1.quan球充電IC市場 對更多電力、更長續(xù)航里程或運行時間的需求，要求提高儲能設備使用的電壓。例如，機器人、無人機、電動工具和許多其他事物中使用的鋰離子電池堆已經(jīng)從一兩個電池單元增加到多個（zui多12個）電池單元。一個12芯鋰離子電池堆可提供zui大50.4 V的電壓。在相同電流額定值下，12芯電池的續(xù)航時間是1芯電池的12倍?；蛘撸梢詫?2節(jié)電池并聯(lián)以獲得更高的功率，但這種方法會使電流增加12倍。更高的電流會導致更多的傳導損耗，因此不宜采用并聯(lián)電池。 帶備用電池的應急照明、UPS備用電源、HVAC等工業(yè)系統(tǒng)使用24 VDC電源，即使用24 V電池來為這些系統(tǒng)提供備用電源。然而，根據(jù)IEC 61131-2和IEC 60664-1標準，24 VDC電源在瞬態(tài)條件下可升至60 V峰值電壓。 在任何一種情況下，設備都要求充電器解決方案能夠適應更高電池電壓，并能承受瞬態(tài)事件期間的更高輸入電壓。 充電器基礎知識 充電器有許多拓撲結構。線性充電器通過功率開關降低電源和電池之間的電壓差。此類充電器效率zui低，因為當電源和電池之間的電壓差很大時，功率開關會消耗大量功率。升壓充電器將來自電源的電壓升壓到電池電壓。這種拓撲結構要求電源電壓低于電池電壓。降壓充電器對來自電源的電壓進行降壓，并要求電源電壓高于電池電壓。升壓-降壓充電器可以使用高于或低于電池電壓的電源電壓為電池充電。這種拓撲結構需要四個功率開關（降壓拓撲只需要兩個），而且效率一般不高。 同步整流降壓充電器效率zui高，是本文的重點。圖2顯示了一個通用同步整流降壓充電器電路。如今，大多數(shù)降壓充電器都在相對較低的電壓下運行。許多充電器的額定輸入電壓僅為28 V，有些為40 V。如果允許?10%的輸入電壓調節(jié)和2 V的降壓充電器壓降，那么額定值28 V的充電器實際上只能為5S鋰離子電池堆（zui大）充電。我們將研究一個新的60 V輸入充電器IC系列，它支持更高充電電壓——電池電壓高達52 V（或12芯鋰離子電池堆），并且可以承受65 V的輸入電壓瞬變。

圖2.通用同步整流降壓充電器 充電器的待機電流應很低以節(jié)省能源。Energy Star?規(guī)定待機功耗為30 mW或更少的手機充電器和其他小型充電器為五星。一星適用于待機功耗為300 mW或更高的充電器，其他星級適用于介于兩者之間的其他充電器。Energy Star旨在降低個人充電器的功耗，這些充電器在不使用時大多也不會拔下來。在任何特定時間，quan球有超過10億個此類充電器連接到電網(wǎng)。 盡管鉛酸電池、鋰離子電池和超級電容器都是儲能設備，但它們的充電/放電特性明顯不同。我們將考察這些特性，并討論每個特性的充電解決方案。一個好的電池充電器可提供良好的電池性能和耐用性，尤其是在不利條件下充電時。 鉛酸電池充電器 鉛酸電池是現(xiàn)存zui古老的可充電電池，1859年由法國醫(yī)生Gaston Plant?發(fā)明。一百五十年后，它仍然廣泛用于汽車、輪椅、踏板車、電動自行車、高爾夫球車和UPS系統(tǒng)。 鉛酸電池必須緩慢充電。典型充電時間為8到16小時。電池必須始終以充電狀態(tài)存儲，定期進行完全飽和充電對于防止硫酸鹽化至關重要。通常的做法是在大約8小時內將鉛酸電池充電至70%，然后再用8小時進行zui重要的補足充電。如果鉛酸電池不時接受完全飽和充電以防止硫酸鹽化，則部分充電也沒問題。讓電池長時間處于浮動充電狀態(tài)不會造成損壞。 找到理想的充電電壓限值至關重要。高電壓（高于2.45 V/單元）可產(chǎn)生良好的電池性能，但由于正極板上的板柵腐蝕，電池使用壽命會縮短。低電壓限值會造成負極板硫酸鹽化。溫度也會影響電池電壓，溫度系數(shù)典型值為–5 mV/?C（每10?F每電池單元0.028 V）。好的充電器必須補償此溫度系數(shù)，以避免電池在高溫時過度充電或在低溫時充電不足。