便携式第二代身份证初始化信息阅读器的锂电池供电技术分析

锂离子电池的充电温度有一个正常范围，当温度超出这个正常范围时，由于电池的化学属性不适合宽电，所以不能给锂离了电池充电。为了防止在对锂电池进行快速充电过程中，电池温度过高，MAXI874集成了一个内部比较器，在设计中，通过外接一个负温度系数热敏电阻(NTC)，并在电路板设计中将NTC安装在锂电池附近，来监视电池温度，防止在极端温度下进行充电。当锂电池温度超出限制，充电。如果锂电池温度恢复到正常范围，将恢复充电。

在锂电池放电过程中，需要着重考虑防止锂电池的过放电。当锂电池电压低于2.3V时，电池处于深度放电状态，而锂离子电池正常充电时的电压值最低允许为3V。进入过放电状态后，将会对锂电池造成损害，并且造成锂电池不能正常充电。在设计中采用了两种方法，用来防止锂电池的过放电现象。第一，采用硬件保护电路进行保护，当锂电池电压低于2.5V时，保护电路将切断锂电池的输出。第二，采用MCU监控的方法。MCU定时采集锂电池的输出电压信号，当判定锂电池输出电压低于设定的安全电压门限值时，MCU将停止设备工作，使没备进入休眠节电模式，并给操作者发出对锂电池进行充电的提示，从而防止锂电池进入过放电状态。

电压转换管理电路

电压转换管理电路将一节锂离子电池3.5V-4.2V的输出电压，降压或者升压转换成设备工作所需的＋1.8V、＋3.3V、＋5V电压，并满足设备对各种电压的电流需求。

该便携式二代证初始化信息阅读器中，射频部分是对噪声最敏感的，但由于射频部分需要多种工作电压，限于设备体积要求，在设计上采用统一进行电压转换、分别进行隔离滤波的方法进行电源管理：采用3种开关式稳压器将锂电池输出电压转换为设备工作所需的电压，在开关式稳压器输出和各个器件之间布置电源隔离滤波电路。

在电压转换电路设计中，储能电感是影响开关式稳压器性能的关键器件，主要考虑的参数有电感量、饱和电流和直流电阻。较大的电感有利于减小电流的脉动，降低输出纹波，并增大输出电流容量。电感的饱和电流至少应大于转换器的峰值电流。在体积和成本允许的情况下，应选用饱和电流比较大的电感，因为当磁芯接近饱和，损耗增大，会降低转换效率。电感的直流电阻会消耗一定的功率，在体积和成本允许的情况下，应选用直流电阻尽量小的电感。

便携式设备可能会有充电同时没备工作的情况，这且可，可采用电源适配器或者电池。采用前一种方法需要增加由D、Q、S组成的电源切换电路，其优点是在充电过程中，设备开机工作并不影响充电时间；但是由于电源切换电路中，在锂电池输出和负载之间串接了一个肖特基二极管，在电池供电情况下，肖特基二极管上将会产生一部分功耗。采用后一种方法无需增加电源切换电路，其缺点在于充电过程中，设备开机工作将会增加充电时间，但是，由于便携式二代证初始化信息阅读器的主要工作模式是不连接电源适配器工作，因此，为了简化电路设计，并且提高锂电池的利用效率，设计中采用了后一种方法进行设计。

结语

本文对便携式二代证初始化信息阅读器中的电源管理设计做了较为详细的介绍，并对设计过程中电池的充/放电、电压转换管理等关键问题的解决进行了分析。该系统在应用过程中，连续无休眠工作时间不小于120分钟，体积小巧，操作方便，达到了预先制定的设计目标。同时，设计过程中的技术积累将会对便携式二代证阅读器的设计提供积极的参考价值。