导言
不行再充电电池 (或“主电池”) 一度被认为是现已过期的技能，现在正在阅历新一轮复兴。虽然这类电池不能重复充电，可是这些主电池 [例如锂亚硫酰氯 (Li-SOCI2) 电池] 依然可认为用户供给许多长处，包含高能量密度、即时安排妥当、很低的自放电量、合理的寿数和环保性 (相对简略处置)。在有些运用中，替换电池不切实际、本钱太高，或许电池放置方位难以接近，不行再充电电池常常用于这类运用。这类运用包含军用、产业盯梢、长途监督和无线传感器网络。这类电池一般选用各种化学组成，两种最盛行的电池是碱性电池和锂电池。
相比之下，可再充电电池 (或“辅佐电池”) 供给不同的长处 (即便这类电池的初始本钱较高)，选用铅酸、镍、锂离子等各种化学组成。这类电池的长处包含可重用性、经济性 (由于充电体系的本钱能够涣散在许多运用周期中) 和杰出的功率密度 (能够快速供给能量)。不过，人们认为这类电池不行环保，并且视体系配置的不同而不同，这类电池有潜在的低能量密度 (将电池电量看作贮存的能量) 的缺陷。拜见图 1。
图 1：可再充电电池与主电池的能量密度比较
(数据来历：Battery University)
布置在悠远地址的运用有一些特色更合适运用主电池，例如在长期内需求很小的负载电流，给这类运用替换电池本钱太高，也不切实际。
需求考虑的主电池运转时刻问题
主电池虽然有这么多长处，但仍是有一些特性不利于某些运用，尤其是承担不起任何宕机的运用，而主电池假如彻底放电，就会引起宕机。在这类运用中，根据电池充电状况 (SoC) 查明剩下运转时刻是十分重要的。有些主电池的放电曲线十分平整，如图 2 所示，例如锂亚硫酰氯电池。
这种特性导致十分难以承认或猜测剩下电池电量。
图 2：Tadiran 公司 TL-4930 类型主电池的放电曲线
(数据来历：Tadiran 公司)
抱负状况下，经过简略的电池电压丈量，应该足以估量电池的充电状况了。可是，平整的放电曲线意味着，在电池简直 99% 没电之前，经过丈量电池电压，无法推断出许多有关充电状况的任何信息。对许多电池化学组成而言，用这种常见的电压丈量办法承认 SoC 都很有用，可是对锂亚硫酰氯电池或其他放电曲线很平整的电池却不见效。
另一种估量充电状况的办法是加上一个负载并丈量压降，然后比较测得的数据和查阅表中的等效串联电阻 (ESR) 压降，查阅表随电池类型的不同而不同。使这种办法变得复杂的一个要素是，电池 ESR 往往激烈遭到温度的影响。因而，为了选用这种办法而乃至运用精确的长途检测也需求精准的知道和丈量电池温度。不然就无法区分被调查电池的 ESR 改变是由 SoC 改变导致，仍是由温度改变所引起。
另一种直接“丈量” SoC的办法是，齐备地描绘负载的各种条件，然后丈量每节电池的总运转时刻。例如，许多用户都依照固定的时刻表替换一切电池，该时刻表对应 40% 的SoC 或某一预订值。可是，这种办法没有最大极限运用电池运转时刻。此外，假如发生了电路板毛病或其他某种状况，而导致负载比预期高 2 到 3 倍时，那么这种“开环”办法就不管用了，由于电池运转时刻会敏捷缩短。
相比之下，另一种愈加精确的办法是“库伦计数”，这种办法丈量流出电池的库伦量。曩昔，选用库伦计数办法的本钱一向很高，所以这种办法很少运用。不过，这种办法十分有用，是专一能够精确丈量从电池流出库伦量的办法。假如电池的初始电量已知，或规则了电池的初始电量，那么剩下电量就能够精确地根据库伦计数承认。
主电池面对的其他应战
主电池不能承受过大的浪涌电流，可是具有可编程峰值输入电流的 DC/DC 稳压器能够减轻这种约束。此外，主电池有很大的内部电阻，这个特色会导致在负载影响下呈现电压急降，因而较轻的负载更合适这类电池。还有，这类电池往往功率密度较低，不能很快供给能量。因而，这类电池更合适长寿数、轻负载的运用状况，而不是需求快的或大的能量突发的运用。最终，运转时汲取过大静态电流的 DC/DC 稳压器 IC 将耗费电池电量，因而对运转时刻发生负面影响，这是另一个潜在的体系缺陷。为了减轻这些影响，能够运用微功率乃至更好的毫微功率稳压器，以最大极限下降所汲取的电流，并最大极限延伸电池运转时刻。
降压-升压型稳压器
现在，功用丰厚的电子设备之电源轨数量不断添加，一起作业电压在不断下降。不过，许多体系依然需求 3V、3.3V 或 3.6V 电源轨，以给低功率传感器、存储器、微控制器内核、I/O 和逻辑电路供电。曩昔，这些电压轨一向由降压型开关稳压器或低压差稳压器 (LDO) 供给。可是，这类 IC 没有充分运用电池的悉数作业规模，因而缩短了设备电池的或许运转时刻。因而，运用降压-升压型转换器 (能够将电压进步或下降) 时，就答应运用电池的悉数作业规模。这进步了运转裕度，延伸了电池运转时刻，由于更多的电池可用电量得到了运用，尤其是接近电池放电曲线的较低端时。
具有库伦计数器的降压-升压型转换器
明显，满意主电池体系运用需求并能够处理上述问题的 DC/DC 转换器处理方案应该具有以下特性：
1)降压-升压型 DC/DC 架构，具有很宽的输入电压规模，经过各种电池供电电源、在与电源相关的电压规模内调理 Vout
2)在运转形式和停机形式均具有超低静态电流以延伸电池运转时刻
3)能够以高功率给体系轨供电
4)能够精确地核算库伦量以承认电池充电状况，且不会明显影响 IC 静态电流 (电池耗费)
5)电流约束以衰减浪涌电流，然后维护电池
6)尺度小、重量轻和扁平的处理方案
7)先进的封装以进步热功能和空间运用率
走运的是，凌力尔特最近推出的产品 LTC3335 就具有了上述一切特性，这是一款集成了库伦计数器的毫微功率降压-升压型转换器。该器材为主电池运用而规划，这类运用需求真实的低静态电流，还需求知道有关剩下电池电量的信息。或许说，需求知道库伦计数器检测到的潜在电池组件或负载走漏到达什么程度，才能够承认体系呈现毛病。拜见以下图 3。
图 3：集成了库伦计数器的降压-升压型转换器LTC3335
LTC3335 是一款高功率同步降压-升压型转换器，内置了精确的库伦计数器，可供给高达 50mA 的接连输出电流。该器材具有仅为 680nA 的静态电流和从低至 5mA 到高达 250mA 的可编程峰值输入电流，十分合适多种低功率电池运用，例如可穿戴设备和 IoT (物联网) 设备中的那类电池运用。其 1.8V 至 5.5V 输入规模和 8 个 1.8V 至 5V 的用户可选输出供给了一个安稳的输出电源，输入电压能够高于、低于或等于输出。此外，该器材集成了精确的 (电池放电丈量精确度为 ±5%) 库伦计数器，在长寿数不行再充电电池供电运用中，可精确监督累计电池放电量，这类电池供电运用许多都有极度平整的电池放电曲线。典型运用包含无线传感器、长途监督器和凌力尔特 Dust Networks® SmartMesh® 体系。LTC3335 包含 4 个内部低 RDSON MOSFET，可供给高达 90% 的功率。其他特色包含可编程放电报警门限、用于库伦计数和器材设定的 I2C 接口、一个电源杰出输出、以及 8 个从 5mA 至 250mA 的可选峰值输入电流，以合适多种类型和尺度的电池。LTC3335 的作业结温规模为 -40°C 至 +125°C，选用耐热增强型 20 引线 3mm x 4mm QFN 封装。图 4 显现了一个典型的运用电路。
图 4：简化的 LTC3335 运用原理图
定论
可再充电“辅佐”电池能够在许多运用中见到，不过对不行再充电主电池运用呈现了复苏的需求，例如军用、长途监督或无线传感器体系。主电池有许多优势，可是也有几种特性使其难以用于许多规划中：平整的放电曲线、在有浪涌电流时不能很好地运转、以及较合适用于轻负载状况。
库伦计数是一种猜测剩下电池电量的牢靠办法。降压-升压型架构是有利的，由于这种结构在输入等于、高于或低于输出时都能调理 Vout，这在电池供电时可尽量延伸运转时刻。有用地给小电流长途监督运用供电能够证明是十分具有应战性，不过凌力尔特公司供给了一系列顶级产品，这些产品功率很低，功能很高。一个功耗到达毫微量级的器材是 LTC3335 降压-升压型稳压器，该器材集成了库伦计数器和电流约束，为各种不行再充电电池供电的轻负载运用延伸电池运转时刻供给了极富吸引力的处理方案。
