IrDA器件及其应用电路设计

摘要：简要介绍IrDA红外数据传输的特征；详细说明各种常见IrDA类型器件的构成；重点阐述常用红外数据传输电路的设计及其注意事项。


本文就IrDA红外数据传输、各种IrDA器件的构成及其不同类型的红外通信电路设计进行综合阐述。

1 红外数据传输及其规范简介

红外数据传输，使用传播介质——红外线。红外线是波长在750nm~1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm~25μm之间。红外数据协会成立后，为保证不同厂商的红外产品能获得最佳的通信效果，限定所用红外波长在850nm~900nm。

IrDA是国际红外数据协会的英文缩写，IrDA相继制定了很多红外通信协议，有侧重于传输速率方面的，有侧重于低功耗方面的，也有二者兼顾的。IrDA1.0协议基于异步收发器UART，最高通信速率在115.2kbps，简称SIR(Serial Infrared，串行红外协议)，采用3/16 ENDEC编/解码机制。 IrDA1.1协议提高通信速率到4Mbps，简称FIR(Fast Infrared，快速红外协议)，采用4PPM (Pulse Position Modulation，脉冲相位调制)编译码机制，同时在低速时保留1.0协议规定。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的协议，简称VFIR(Very Fast Infrared，特速红外协议)。

IrDA标准包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范IrPHY(Infrared Physical Layer Link Specification)，红外连接访问协议IrLAP (Infrared Link Access Protocol) 和红外连接管理协议IrLMP(Infrared Link Management Protocol)。IrPHY规范制定了红外通信硬件设计上的目标和要求；IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对连接进行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P等等。[1~3]

红外传输距离在几cm到几十m，发射角度通常在0~15°，发射强度与接收灵敏度因不同器件不同应用设计而强弱不一。使用时只能以半双工方式进行红外通信。

在此把符合IrDA红外通信协议的器件称为IrDA器件，符合SIR协议的器件称为SIR器件，符合FIR协议的器件称为FIR器件，符合VFIR协议的器件称为VFIR器件。

2 红外数据传输的基本模型

红外数据传输可用图1简单表示。

3 IrDA器件的类型划分[3~8]

根据图1所述模型，把IrDA器件划分类型，如图2所示。

根据传输速率的大小，可以把IrDA器件区分为SIR、FIR、VFIR类型。如Vishay的红外收发器，TFDU4300是SIR器件，TFDU6102是FIR器件，TFDU8108是VFIR器件。

根据应用功耗的大小，可以把IrDA器件区分为标准型和低功耗型。低功耗型器件，通常使用1.8~3.6V电源，传输距离较小(约20cm)，如Agilent的红外收发器HSDL-3203。标准型器件，通常使用DC5V电源，传输距离大(在30cm~几十m)，如Vishay的红外接收器TSOP12xx系列，配合其发射器TSAL5100，传输距离可达35m。

使用上述三种分类方法，可以清晰地表明一个IrDA红外器件的性能。如Agilent的SIR标准型红外收发器HSDL-3000。

4 IrDA器件的构成及其使用[3~8]

4.1 红外发送器件

红外发送器大多是使用Ga、As等材料制成的红外发射二极管，其能够通过的LED电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大；发射强度越大，红外传输距离就越远，传输距离正比于发射强度的平方根。有少数厂商的红外发送器件内置有驱动电路。该类器件的构成如图3所示。

红外发送器件在使用时通常需要串联电阻，用以分压限流。

4.2 红外检测器件

红外检测器件的主要部件是红外敏感接收管件，有独立接收管构成器件的，有内含放大器的，有集成放大器与解调器的。后面两种类型的红外检测器件构成如图4所示。

接收灵敏度是衡量红检测器件的主要性能指标，接收灵敏度越高，传输距离越远，误码率越低。

内部集成有放大与解调功能的红外检测器件通常还含有带通滤波器，这类器件常用于固定载波频率(如40kHz)的应用。

4.3 红外收发器件

红外收发器件集发射与接收于一体。通常，器件的发射部分含有驱动器，接收部分含有放大器，并且内部集成有关断控制逻辑。关断控制逻辑在发送时关断接收，以避免引入干扰；不使用红外传输时，该控制逻辑通过SD引脚接受指令，关断器件电源供应，以降耗节能。使用器件时需要在LED引脚接入适当的限流电阻。大多数红外收发器件带有屏蔽层。该层不要直接接地，可以通过串联一磁珠再接地，以引入干扰影响接收灵敏度。红外收发器件的构成如图5所示。

4.4 红外编/解码器件

编/解码，英文简称ENDEC，即实现调制/解调。编/解码机制，SIR器件多采用3/16 ENDEC，FIR器件多采用4PPM ENDEC。在此解释一下3/16 ENDEC，其它可参阅有关资料。3/16 ENDEC，即把一个有效数字位(bit)时间段，划分为16等分小时间段，以连续3个小时间段内有无脉冲表示调制/解调信息。红外编/解码器件，需要从外部接入时钟或使用自身的晶体振荡电路，进行调制或解调。

红外编/解码器件，有单独编码的集成器件，如键盘遥控红外编码器Mitsubishi的M50462AP；也有集编码/解码于一体的，这类器件较为多见，其构成如图6所示。

4.5 红外接口器件

红外接口器件，实现红外传输系统与微控制器、PC机或网络系统的连接。设计中经常使用的器件有UART串行异步收发器件、USB接口转换器件等。

USB接口器件，实现红外收发与PC机的USB连接。集成度较高的USB接口器件如SigmaTel的STIr4200。STIr4200全兼容IrDA1.3和USB1.1，IrDA速率在2.4k~4Mbps，内含有红外编/解码器和4KB的FIFO缓存，20/28脚封装，可直接相联标准的IrDA收发器件，其构成如图7所示。

5 常用红外数据传输电路设计[3~9]

5.1 家电红外遥控收发电路的设计

彩电、空调、VCD等家用电器的遥控收发，是单向传输，通信距离通常在3~5m，调制/解调的载波频率通常在36~40kHz，可用“集成键盘编码IC+带驱动的红外发射管”构成发射遥控器，用“带放大与解调功能的红外检测器”构成接收端，接收后的信息可直接送给简易单片机(如AT89C2051)，由单片机通过软件进行遥控功能识别并产生相应动作。

图8是一个通用的家电遥控收发电路框图。

5.2 PC机简易红外收发装置设计

现在的笔记本电脑、掌上电脑、移动手机等，常常集成有含编/解码功能(38kHz载波)的5针红外接口；可以很容易地设计电路，给PC机配上红外收发装置，无须考虑调制/解调。

5针红外接口插座引脚定义了：一对电源脚Vcc和GND，一对收发接口IrTx(红外发射端)和IrRx(红外接收端)，有一针NC未定义。

根据IrDA异步串行通信有关标准，IrTx引脚能提供 >6.0mA的输出电流，IrRx引脚在吸收<1.5 mA电流时就能对输入信号作出反应。依此可以设计出如图9(a)所示的简易红外收发装置。为进一步提高收发传输能力，可在发射端增加驱动，在接收端增加放大。这样做，分立元件过多，电路不够简洁。为简化电路，可以使用带有驱动和放大能力的红外收发器件。图9(b)就是用Zilog的红外收发器ZHX1010构成的简易收发装置。

给PC机加上红外收发装置后，需要对系统做如下设置：在BIOS中打开红外线接口，在使用时于设备管理器中启动“红外线监视器”。通常，PC机红外接口与其COM2口共用同一地址和中断，打开了红外接口，COM2口就不能再使用了。

5.3 RS232-IrDA红外收发电路设计

这种类型电路工作在异步串行通信方式下，可以直接采用“UART电平转换器件 + 红外编/解码器件 + 红外收发器件”构成。图10是一个设计举例，图中器件使用了Maxim的MAX232。MAX232完成RS232信号电平到标准数字信号电平(如5V系统)的转换，HSDL-7000是红外编/解码器。

5.4 USB-IrDA红外收发电路设计

设计这种类型的电路，最简捷的途经就是使用USB-IrDA接口器件。图11是采用SigmaTel的STIr4200接口器件的一个设计举例。STIr4200有一个可选择的外部增强性发射端口，如果要增强红外传输能力(如传输距离)，可在该端口增加发射管。对于STIr4200，SigamTel提供有各种Windows版本的驱动程序，使用十分方便。

5.5 微控制器-IrDA红外收发电路设计

现在很多微控制器，内部集成有UART单元及其接口，支持IrDA标准，并可以直接与红外收发体系连接。图12是这类电路设计的一个举例。图中MCP2120是Microchip的红外可编程波特率编/解码器件。

有些微控制器，如80C51单片机，虽然内含有UART，却不支持IrDA标准或高速通信，不能直接相连红外收发体系。还有些微控制器，虽然所含的UART可以直接连接红外收发体系，但UART已用于其它目的。此时，可以选用UART接口器件。图13是80C51通过Maxim的MAX3110连接红外收发体系的，80C51单片机没有SPI接口。这里使用其I/O口，通过软件模拟SPI工作机制。MAX3110有一个收发传输中断脚，十分有利于软件编制。

6 红外数据传输电路设计的注意事项

① 要做好红外器件的选型。要求传输快速时，可选择FIR、VFIR收发器与编/解码器。要求长距离传输时，可选择大LED电流、小发射角发射器和灵敏度高的接收检测器。低功耗场合应用时，可选取低功耗的红外器件。要注意低功耗与传输性能之间存在着矛盾：通常低功耗器件，传输距离很小。这一点在应用时应该综合考虑。

② 红外数据传输是半双工性质的。为避免自身产生的信号干扰自身，要确保发送时不接收，接收时不发送，可以着眼于软件设计，使软件在一种状态时暂不理会另一种状态；同时要合理设置好收发之间的时间间隔,不立即从一种方式转入另一种方式。

③ 要合理设计好各种红外器件的供电电路，选择适当的DC-DC器件，恰当地进行电磁抑制，做好电源滤波。同时还要注意尽可能减少功耗，不使用红外电路时要在软件上能够控制关闭其供电。很多厂家对自己推出的红外器件都有推荐的电路设计，要注意参考并实验。

④ PCB设计时，要合理布局器件。滤波电感、电容等要就近器件放置，以确保滤波效果；红外器件与系统的地线要分开布置，仅在一点相连；晶体等振荡器件要靠近所供器件，以减少辐射干扰。

⑤ 增大红外传输距离、提高收发灵敏度的方法：增加发射电路的数量，使几只发射管同时启动发送；在接收管前加装红色滤光片，以滤除其它光线的干扰；在接收管和发射管前面加凸透镜，提高其光线采集能力等等。

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动态电压与频率调节在降低功耗中的作用

 1 DVFS的工作流程 

      现在，为了延长便携式设备(如手机、MP3、多媒体播放器、笔记本电脑等)的电池寿命，芯片厂商们正在绞尽脑汁开发新的节电技术。简单地说，这些节电技术可以分为两类——动态技术和静态技术。静态技术包括不同的低功耗模式，芯片内部不同组件的时钟或电源的按需开关等。动态技术则是根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压(对于同一芯片，频率越高，需要的电压也越高)，从而达到节能的目的。该技术的理论依据是如下的公式：

      从上面的公式可以看出，降低频率可以降低功率，但是单纯地降低频率并不能节省能量。因为对于一个给定的任务，F*t是一个常量，只有在降低频率的同时降低电压，才能真正地降低能量的消耗。

      目前许多芯片支持DVFS，比如InteI公司的芯片支持SpeedStep，ARM的支持IEM(Intelligent Energy Man-ager)和AVS(Adaptive Voltage Scaling)等。但是要让DVFS发挥作用，真正地实现节能，只有芯片的支持还是不够的，还需要软件与硬件的综合设计。

      一个典型的DVFS系统的工作流程如下：

      ①采集与系统负载有关的信号，计算当前的系统负载。这个过程可以用软件实现，也可以用硬件实现。软件实现一般是在操作系统的核心调用中安放钩子，特别是调度器，根据其调用的频度来判断系统的负载。硬件实现如Frecscale的i.Mx31，通过采集一些核心信号中断线、Cache、内存总线的使用情况等，计算当前的系统负载。

      ②根据系统的当前负载，预测系统在下一时间段需要的性能。有多种预测算法可以选择，要根据具体的应用来决定。这种预测，既可由软件实现，也可由硬件实现。

      ③将预测的性能转换成需要的频率，从而调整芯片的时钟设置。

      ④根据新的频率计算相应的电压。通知电源管理模块调整给CPU的电压。这需要特别的电源管理芯片，比如Freescale公司的MC13783或者NS公司的支持Pow-erWise特性的系列电源管理芯片。它们能够支持微小的电压调整(25 mV)并且能在极短的时间内(几十μs)完成电压的调整。

      另外，在调整频率和电压时，要特别注意调整的顺序。当频率由高到低调整时，应该先降频率，再降电压；相反，当升高频率时，应该先升电压，再升频率。

      图1演示了简单的DVFS过程。

      2 基于软件的DVFS实现

      在基于软件的DVFS实现中，一般通过在操作系统的核心调用中安装钩子的办法来收集系统调用的信息，判断当前的系统负载。其中最重要的是调度器，其他地方包括读／写接口、定时器等。例如，在Linux内核中，一般在以下地方安装钩子。

      ◇kernel／sched．c。修改__schedule( )，在schedule( )前和后插入语句，记录一个任务的执行时间。

      ◇fs／read_write．c。修改sys_read( )和sys_write( )，记录其被某任务调用的次数。

      ◇kernel／timer．c。修改sys_nanosleep( )和msleep( )，记录任务主动休息的时间。

      ◇fs／ioctl．C。修改sys_ioctl( )，记录其被调用的次数。

      ◇kernel／exit．c。修改do_exit( )，记录任务主动退出的时间。

      ◇include／asm_xxx／system．h，arch／xxx／system．c。修改arch_idle( )，计算cpu_idle( )线程被调用的时间。

      在预测下一时间段的系统负载时，需要利用采集到的前面几个时间段的实际负载值，然后根据下面的公式进行预测：

      根据h的不同，可以形成不同的预测算法，比如：

      以上这些算法各有其优缺点。例如LMS算法类似于自适应滤波器，能够自动调整参数，但是面临着收敛速度的问题。

      ARM公司为了验证其芯片的DVS(Dynamic VoltageScaling，动态电压调节)特性，开发的软件Vertigo中，采用了UH(Utilization History)算法，有关的公式如下：

      该算法对那些性能需求变化较慢的任务比较实用，比如MPEG解码器。

      在Vertigo的实现中，一旦预测器完成性能预测，它将会把新的性能需求提交给策略管理器，由策略管理器决定是否调整当前的性能设置。Vertigo的架构如图2所示。

      具体实现可以参阅文献[3]。

      3 基于硬件的DVFS实现

      正如前面所说的，CPU负载跟踪与性能预测的工作都可以由硬件完成。这样，一方面增强了负载计算的准确性；另一方面减轻了CPU用于负载跟踪与性能预测的负担。当然，这样做也有一个弊端，就是无法灵活地选择预测算法。但是，这个缺点可以通过设置不同的预测参数得到一定程度的弥补。

      飞思卡尔的i.MX31就是这样的一个例子。这是一款针对移动多媒体市场的应用处理器，具有强大的音频和视频处理能力。该芯片内部包含一个ARMll的CPU核，同时它也继承了来自ARM的DVS技术并发展为DVFS。在该芯片中，CPU负载跟踪和性能预测都是由硬件完成的，其负载跟踪模块框图如图3所示。 

      在图3中，16路CPU活动信号被采集之后，经过加权，被送到负载叠加器，与另外采集的CPU空闲信号(经过简单平均)进行叠加。叠加器输出的结果被送到EMA模块，执行指数移动平均(Exponential Moving Average)算法，进行性能预测。EMA模块得到的结果与预先没置的门限值进行比较，如果预测的性能需求高于上限，则请求调高频率；反之，如果预测的性能需求低于下限，则请求降低频率。这种请求一般作为中断，发送给CPU自身或外接的处理器，由它们在其中断处理程序中设置相应的频率和电压。图4演示了整个处理流程。

      在图4中，CCM(Clock Control Module)为时钟控制模块，负责涮节CPU的频率。PMIC(Power ManagementIC)为电源管理芯片，负责提供CPU所需要的电压。该芯片提供两种接口给CPU：常规的SPI(Serial ProgrammableInterface)和专用于动态电压调节的DVS接口。该接口由两根线组成。两根线的状态00表示电压无变化，01表示电压降低一格，10表示电压升高一格，11表示电压升到最高值。

      图4中的DPTC(Dynamic Process and TemperatureControI)指的是动态制程与温度控制。该技术能够根据该芯片的制程和当前的温度动态调节电源电压，从而也可以有效地节省能量。这也是i.MX31的一项创新。

      4 DVFS应用的实际效果

      为了验证DVFS的实际效果，需要在CPU上运行相应的应用程序，并测量使用DVFS技术和不使用DVFS技术时CPU的功耗。这里，分别给出软件实现的DVFS和硬件实现的DVFS在节省能量方面的实际测量数据。

      Intrinsyc公司将ARM公司的IEM软件移植到WinCE上，并测量了IEM使能或禁止时的CPU功耗。软件运行在i．MX31的开发板上，但是因为它没有使用i.MX31内置的DVFS，因此可以将其看作软件实现的DVFS。在计算CPU负载时，采用了简单移动平均算法(即式(3)中的h恒为1／N)；同时，它通过一个GPIO来指示系统是否已经进入空闲状态(cpu_i-dle()线程被调度)。如果Idle的比例越小，则表明CPU的利用率越高。表l和表2是实际的测量数据。

      为了验证硬件实现的DVFS的功效，作者在i.MX31的开发板上进行了测量。所使用的操作系统是Linux。表3给出了实际的测量数据。

      从表3中可以清楚地看出，无论软件实现的DVFS还是硬件实现的DVFS，都可以有效地降低能量消耗。

      5 影响DVFS应用的因素

      动态电压与频率调节的技术提出很久了，在Linux上也有专门的开源项目cpufreq，但是这项技术并没有得到广泛的应用。其中一个最关键的因素就是预测的可靠性。没有一种预测算法是100％准确的，也没有一种算法可以应用于所有的程序；而对于实时类的应用(如音频、视频等)，预测失败的结果是不可接受的。因为实时类的应用都有一个Deadline，错过Deadline，就意味着程序的运行出了问题。比如音频或视频帧的播放时间错过以后，用户就能明显地感觉到音频或视频的不连贯，这会极大地影响用户的体验，从而也会影响用户对DVFS的信心。作者在进行DVFS的测试时，就碰到过这些问题。IEM测试中采用的简单移动平均算法只对单一应用程序有效。但是i.MX31内置的移动指数平均算法EMA也不是万能的。对于Pink Floyd的某些音乐，它就不能平滑地播放(也许通过修改一些加权参数，可以播放)。

      但是作者相信，随着预测算法的进步，DVFS技术必将得到广泛的应用，因为它能够节省很多能量。而节能对许多便携式设备来说，常常是第一要求。

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电池芯的组成机密问答

1、 一次电池和充电电池有什么区别？
电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充，根据它们的电化学成分和电极的结构可知，真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。
理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化，既然，一次电池仅做一放电，它内结构简单得多且不需要支持这种变化，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济，如果需要反复使用，应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池也可称为一次电池或蓄电池。
2、 一次电池和二次电池还有其他的区别吗？
另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的负载能力相对要小。
3、 可充电便携式电池的优缺点是什么？
充电电池寿命较长，可循环1000次以上，虽然价格比干电池贵，但如果经常使用的话，是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低，比如，他们放电较快。
另一缺点是由于他们 几近恒定的放电电压，很难预测放电何时结束。当放电结束时，电池电压会突然降低。假如在照相机上使用，突然电池放完了电，就不得不终止。
但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。
但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中，因为它容量高，能量密度大，以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
4、 充电电池是怎样实现它的能量转换？
每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能，就二次电子（也叫蓄电池）而言（另一术语也称可充电使携式电池），在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上，而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为3.6V，它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退，不象其他充电电池一样，在放电未，电压突然降低。
5、 什么是Li-ion电池？
Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。
6、Li-ion电池有哪几部分组成？
（1）电池上下盖 （2）正极——活性物质为氧化锂钴 （3）隔膜——一种特殊的复合膜
（4）负极——活性物质为碳 （5）有机电解液 （6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）
7、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？
Li-ion具有以下优点：
1） 单体电池的工作电压高达3.6-3.8V：
2） 比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L
3） 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
4） 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。
5） 自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在着一定的缺点，如：
1） 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较小），电解质体系提纯困难。
2） 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。
3） 需要保护线路控制。
A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；
B、 过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。
8、什么是锂离子制造过程？
1） 配料
用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2） 涂漠
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。
3） 装配
按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的 顺序放好，经卷绕制成电池极芯，在经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池装配过程。制成成品电池。
4） 化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测。筛选出合格的成品电池，待出厂。
9、锂离子安全特性是如何实现的？
为了确保Li-ion安全可靠的使用，专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计，以达到电池安全考核指标。
1） 隔膜135℃自动关断保护
采用国际先进的Celgars2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下，PE复合膜两侧的膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。
2） 向电解液中加入添加剂
在电池过充，电池电压高于4.2V的条件下，电解液添加剂与电解液中其他物质聚合，电池内阻大幅度增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。
3） 电池盖复合结构
电池盖采用刻痕防爆球结构，电池升温时，电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀，电池内压加大，压力达到一定程度刻痕破裂、放气。
4） 各种环境滥用测试
进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验，考察电池在实际使用环境焉的性能情况。
9、什么充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？
A、充电限制电压
按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。
B、 额定容量
生产厂家标明的电池容量，指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示，单位为Ah（安培小时）或mAh（毫安小时）。
C、 标称电压
用以表示电池电压的近似值。
D、 终止电压
规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V(锂离子单体电池的串联只数用“n”表示)。
10、为什么恒压充电电流为逐渐减少？
因为恒流过程终止时，电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平，恒压过程，再恒定电
场作用下，内部Li+的浓差极化在逐渐消除，离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少。
11、什么是电池的容量？
电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh）。
12、什么是电池内阻？
是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。
13、什么是开路电压？
是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左右，通过电池的开路电压，可以判断电池的荷电状态。
14、什么是工作电压？
又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电池，充电时则与之相反。Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。
15、什么是放电平台？
放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。
16、什么是（充放电）倍率？时率？
是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推.
时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推.
17、什么是自放电率？
又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。
注：电池100%充电开路搁置后，一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。
18、什么是内压？
指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致。
高倍率的连续过充，会导致电池温度升高、内压增大，严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响，如漏液、鼓底，电池内阻增大，放电时间及循环寿命变短等。
Li-ion任何形式的过以都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。帮Li-ion在充电过程中需采用恒流恒压充电方式，避免对电池产生过充。
19、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货？
电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一定时间储存后，允许电池的容量及内阻有一定程度的变化。经过了一段时间的储存，可以让内部各成分的电化学性能稳定下来，可以了解该电池的自放电性能的大小，以便保证电池的品质。
20、为什么要化成？
电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成，电池粉有经过化成后才能体现真实性能。

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利用A-GPS提高全球定位系統應用的性能

利用A-GPS，接收器不必再下载和解碼来自GPS卫星的导航数据，因此可以有更多的时间和处理能力来追踪GPS讯号，这样能降低首次定位时间，增加灵敏度以及具有最大的可用性。

GPS是一种基于卫星的定位系统，它最初由美国军方设计并受美国军方的控制，可以为任何人免费使用。这个系统是由在6个环绕在环形轨道上的24颗卫星组成，一个卫星环绕轨道运转一周的时间接近12个小时。每个卫星不断地发送关于目前时间、所有卫星的位置以及像年历(almanac)和星历(ephemeris)等相关数据讯息。GPS接收器使用这种讯息来运算其自身与卫星之间的距离。为确定位置，GPS接收器必须接收来自至少三个卫星的讯号。

首次定位时间(TTFF)很大程度上决定于接收器的接收灵敏度，以及可见卫星的数量、每个卫星讯号的强度、卫星在天空中的分布以及接收器对天空的视角。在一种不利的环境中，如讯号较弱的城市高楼间隙或者室内，某些情况下需要几分钟的时间来运算位置。这对于本地服务(LBS)或者紧急呼叫(E911)来说是不可接受的，这些情况需要一种更快的获取时间。为此，人们开发了辅助型GPS(A-GPS)来解决不利环境下的TTFF问题。

图1：控制层面上的A-GPS。

A-GPS

A-GPS的开发部份地受到美国联邦通讯委员会(FCC)的E911强制要求能对紧急呼叫者提供行动电话的定位所推动。A-GPS的目的是或者提高TTFF，或者当它不能提高TTFF时实现定位运算。

过去几年，在A-GPS这个关键词之下开发出了不同的概念和解决方案，其中很多是受专利保护的。这些不同的概念可以分成支持型GPS(aided GPS)和辅助型GPS两类(assisted GPS)。

1. 支援型GPS

支持型GPS透过在行动网络上发送年历、星历、粗略的位置和时间来提高TTFF。这种支持型数据可以在控制层面(control plane)上发送，或者行动网络的用户层面(user plane)上。位置的运算大多发生在行动设备上。

2. 辅助型GPS

辅助型GPS使得采用快速TTFF运算位置成为可能。为实现这点，利用像时间同步、更准确的位置、都卜勒和频率这样的额外讯息用来确定位置。这种额外讯息可以透过使用行动网络控制层面的基础设备来获得，像先进前向链路三边测量(AFLT)机制可用来确定行动设备的位置。这里，讯号从行动设备发出，几个行动基地台接收并进行测量。位置的运算可以在行动设备内发生(基于行动设备的)，或者在行动网络服务器上(基于网络的)。

图2：用户层面上的A-GPS。

基于行动设备的辅助型GPS解决方案透过行动网络接收额外的辅助GPS数据，但是在行动设备上进行位置运算。这意味着LBS或者E911服务必须从行动设备得到目前的位置。

采用基于网络的辅助型GPS解决方案，行动设备发送原始的GPS数据到行动网络中的GPS辅助服务器。这个网络服务器可以利用直接来自网络的额外辅助GPS讯息来运算位置。在运算之后，位置数据被发送到接收器。LBS或者E911服务可以直接存取网络服务器的位置数据库。

A-GPS的好处是改善TTFF、增加灵敏性以及使可用性最大化，这些优点让接收器不再必须下载和译码来自GPS卫星的导航数据，接收器可以使用更多的时间和处理能力来追踪GPS讯号。

基于控制层面的A-GPS

控制层面方案利用无线网络的功能以及讯号发送层来从网络获取位置讯息，如蜂巢式ID、AFLT或者时间同步机制。

CDMA和GSM的蜂巢式扇区都针对控制层面A-GPS消息发送开发出了标准(分别为TIA/IS-801-1和3GPP TS25.331)，定义了用户设备性能衡量标准(分别为TIA 916和3GPP TS 25.171)。这些标准描述了来自无线网络的位置讯息如何获取，以及这个讯息如何用于A-GPS。

当在控制层面上使用A-GPS时，定位测量单元利用在行动设备、几个收发器基地台和行动交换中心之间的测量讯号传输来获得位置讯息。服务行动定位中心收集这些基于网络的位置数据以及来自具有几个参考GPS接收器的A-GPS服务器的数据，将这种辅助数据发送到行动设备，使行动设备能运算出准确的位置。LBS可以透过网络网关行动定位中心来获取这个位置数据。

采用控制层面方法，基于网络或者基于行动设备系统的位置运算是可能的。基于控制层面的A-GPS系统安装非常复杂而成本很高，因为需要很多额外的硬件来处理复杂的协议，但是这样的A-GPS系统将具有位置运算的大部份好处。

图3：ANTARIS 4结构图。

基于用户层面的A-GPS

用户层面方案是一种在A-GPS服务器和行动设备之间的通讯都基于全IP数据链接的A-GPS系统，与无线讯号层无关(基于GPRS的IP)。�