如果要在心中形成對(duì)充電IC的最簡(jiǎn)單理解，把它想象成帶有可調(diào)限流功能的穩(wěn)壓器是最準(zhǔn)確的。身為穩(wěn)壓器，其輸出電壓是由自身確定的，但是它的輸出端電壓能否穩(wěn)定在自身確定的點(diǎn)上則取決于其電流輸出與負(fù)載消耗之間的平衡狀況。當(dāng)電流輸出能力低于負(fù)載消耗能力時(shí)，實(shí)際的輸出電壓由負(fù)載確定，對(duì)于充電IC來(lái)說(shuō)，這時(shí)候的輸出電壓就是電池電壓。只有電池電壓逐漸上升到穩(wěn)壓器所設(shè)定的輸出電壓時(shí)，電池吸入電流的能力才會(huì)逐漸下降，一旦跨過(guò)吸入能力與輸出能力平衡的點(diǎn)以后，電池吸入的電流就越來(lái)越少，輸出電壓就穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上了，這時(shí)候就是所謂的恒壓充電狀態(tài)。

為了符合鋰離子電池的特性，充電IC在電池電壓低于預(yù)充閾值（大約為3V）以下時(shí)均以很小的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，超過(guò)此閾值以后即開(kāi)始以大電流充電，以便能盡快將電池充滿。

進(jìn)入充電接口的電源電壓一般都是5V（標(biāo)稱值），假設(shè)充電電流為1A，我們馬上可以算出線性充電IC上將會(huì)出現(xiàn)的最大功耗是(5V-3V)x1A=2W。即使電池電壓已經(jīng)上升到了4.2V，這時(shí)候充電IC要消耗的功率也高達(dá)(5V-4.2V)x1A=0.8W。由于這些原因，再加上散熱能力的限制，我們?cè)诮o手機(jī)充電的時(shí)候會(huì)覺(jué)得手機(jī)發(fā)燙也就是正常的了。

要解決線性充電IC存在的發(fā)熱問(wèn)題，引入以開(kāi)關(guān)方式工作的充電IC就是必然的，而另一種更新的方法則是直充，它把電壓轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)都省去了。由于絕大多數(shù)使用環(huán)境都是輸入電壓高于電池電壓，所以Buck架構(gòu)的開(kāi)關(guān)模式充電IC成為市場(chǎng)的主流，其電路架構(gòu)如下圖所示：

從本質(zhì)上看，它就是一個(gè)具有可調(diào)限流功能的Buck穩(wěn)壓器。但與普通的Buck轉(zhuǎn)換器和線性充電IC相比，Buck模式充電IC要復(fù)雜得多。

Buck電路具有電流放大的功效，其輸出電流高于輸入電流。這帶來(lái)的好處是效率更高，發(fā)熱量更低，充電速度更快，但由于輸入、輸出電流不相等，就不能像線性充電IC那樣僅測(cè)量輸出一個(gè)地方的電流就知道輸入電流和輸出電流了，Buck充電IC必須同時(shí)測(cè)量輸出電流和輸入電流。只有這樣做了以后，充電IC才可能在輸入電流超過(guò)某個(gè)限制時(shí)將輸入電流降下來(lái)，使之不致于超過(guò)限制。

有的外接電源不具有足夠的供電能力，負(fù)載重了以后，其輸出電壓就會(huì)下降，如果充電IC不考慮到這一點(diǎn)而只是顧著滿足輸出電流的需要，外接電源就會(huì)被拖垮，所以充電IC還需要對(duì)輸入電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在輸入電壓低于某個(gè)閾值時(shí)將其對(duì)輸入電流的需求降低，確保系統(tǒng)還能正常工作。

將輸入電流限制在某個(gè)最大值上的能力被稱為動(dòng)態(tài)輸入電流調(diào)節(jié)或平均輸入電流調(diào)節(jié)，將輸入電壓最低值控制在某個(gè)閾值上的能力稱為最低輸入電壓調(diào)節(jié)，這兩種能力都是用來(lái)保護(hù)輸入電源的，雖然充電IC自己不需要，但卻能確保系統(tǒng)不出問(wèn)題，因而也是全新的充電IC設(shè)計(jì)中必須考慮的內(nèi)容，工程師在選型時(shí)應(yīng)該作為一項(xiàng)重點(diǎn)來(lái)考察。

由于Buck可以很高的效率進(jìn)行降壓，輸入電壓就可以更高，這樣做的好處是在相同的輸入功率下輸入電流可以更小，可以降低對(duì)連接器件過(guò)流能力的要求，使得同等情況下可傳輸?shù)墓β矢?，滿足快速充電系統(tǒng)的需要。要將輸入電壓提高就必須提高器件的耐壓能力，這就需要使用全新的高壓工藝。

兼具這些能力的立锜第一款工作電壓較高的產(chǎn)品是RT9451，它的最高工作電壓為12V（可耐受28V沖擊），充電電流可以高達(dá)4A，意味著它可以很高的速度為電池進(jìn)行充電。由于可調(diào)節(jié)的參數(shù)越來(lái)越多，這樣的充電IC都采用了智能化的設(shè)計(jì)，用戶可經(jīng)I2C接口對(duì)其所有參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行控制，而從硬件的角度來(lái)看其應(yīng)用設(shè)計(jì)還是很簡(jiǎn)單的，下圖即是其典型的應(yīng)用電路圖：

參數(shù)可任意調(diào)節(jié)的特性給這樣的器件帶來(lái)了巨大的好處，要改變其使用場(chǎng)合是一件很容易的事情。RT9451的充電電壓調(diào)節(jié)范圍為3.5V-4.44V，用它為普通的鋰離子電池充電是可以的，為磷酸鐵鋰離子電池充電也是可行的，因而可以有很廣泛的使用空間。

關(guān)注電路架構(gòu)的讀者可以重新關(guān)注一下Buck充電IC的電路結(jié)構(gòu)，你將發(fā)現(xiàn)它是可以被當(dāng)作Boost轉(zhuǎn)換器來(lái)使用的，只是它的能量傳輸方向發(fā)生了變化而已：

現(xiàn)在，原來(lái)的電池變成了電源供應(yīng)者，原來(lái)的輸入端變成了輸出端，只要接上負(fù)載就可以為之供電了，而這也正是USB OTG應(yīng)用所要求的樣子。在這樣使用的時(shí)候，電路中的元件并沒(méi)有變化，只是充電IC的工作模式發(fā)生了變化而已。RT9451在被這樣使用的時(shí)候，輸出電壓可以在4.425V-5.506V之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，電池電壓在2.5V-4.5V之間變化時(shí)都可以使用，開(kāi)關(guān)管的最小電流限制閾值是4A，確保1.6A以上的負(fù)載能力是沒(méi)有問(wèn)題的，因而可以滿足很多應(yīng)用的需要。

與線性充電方式相比，開(kāi)關(guān)方式工作的鋰離子電池充電IC能帶來(lái)什么具體的好處呢？下面就來(lái)看一幅比較圖吧：

同樣采用線性充電IC和開(kāi)關(guān)模式充電IC在USB 500mA輸入電流限制模式下為一款950mAh的鋰離子電池充電，開(kāi)關(guān)模式充電IC的充電電流最大可以超過(guò)600mA，從電池電壓3.5V充到恒壓模式開(kāi)始的時(shí)間要短很多，因而可以更快地將電池充滿，充電過(guò)程中的發(fā)熱量當(dāng)然也會(huì)少許多。