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。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芯電池的續航時間是1芯電池的12倍。或者，可以將12節電池并聯以獲得更高的功率，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，因此不宜采用并聯電池。 帶備用電池的應急照明、UPS備用電源、HVAC等工業系統使用24 VDC電源，即使用24 V電池來為這些系統提供備用電源。然而，根據IEC 61131-2和IEC 60664-1標準，24 VDC電源在瞬態條件下可升至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省能源。Energy Star?規定待機功耗為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。 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 鉛酸電池是現存zui古老的可充電電池，1859年由法國醫生Gaston Plant?發明。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。 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，以避免電池在高溫時過度充電或在低溫時充電不足。