发布于 2015年10月08日
许多手持式工业或医疗设备的电源架构常常与大显示屏智能手机的电源架构类似。通常情况下，3.7V(终究充电或“浮置”电压为4.2V)锂离子电池一直用作主电源，因为其单位分量能量密度(Wh/kg)和单位体积能量密度(Wh/m3)很高。曩昔，许多大功率设备运用两节7.4V(8.4V浮置电压)锂离子电池，以满意功率需求，可是因为价格低廉的5V电源办理IC的上市，不断增加的手持式设备选用了更低电压的架构，这使得能够运用单节锂离子电池。典型的便携式医疗或工业设备具有许多功用和非常大(就便携式设备而言)的显示屏。当用3.7V电池供电时，其容量有必要以数千毫瓦小时计。为了用几小时给这么大容量的电池充电，就需求几安培的充电电流。
磷酸铁锂电池较低的3.6V起浮电压致使无法运用规范的锂离子电池充电器。假如充电不妥，就有可能对这种电池形成无法修复的损坏。精确的起浮电压充电将延伸电池的寿数。与依据钴的锂离子电池比较，LiFePO4电池的长处包含体积能量密度较高，并且不简单过早地呈现故障。 首要规划约束总结如下：
·大容量电池需求大的充电电流和高效率
·许多便携式使用，包含工业和医疗设备，都需求USB兼容充电所供给的便利性
·磷酸铁锂电池有特别充电需求，即更低的浮置电压，与锂离子电池比较有一些令人欣慰的优势
上面讨论的任何满意这些规划约束的IC解决方案都有必要是紧凑和单片型的，能应对疾速、高效率给单节大容量电池充电的疑问，并与磷酸铁锂等新的化学构成兼容。这样的设备会变成催化剂，能进步选用大容量电池的便携式工业和医疗产品在全球的选用率。
应对选用单节电池的便携式设备的功率应战
虽然上述需求或许看似不行能用单片IC来满意，可是看一下LTC4156吧。LTC4156紧随盛行的、依据锂资料的LTC4155而来，是一款大功率、I2C操控、高效率电源通路(PowerPath)办理器、抱负二极管操控器和磷酸铁锂(LiFePO4)电池充电器，适用于选用单节电池的便携式使用，例如便携式医疗和工业设备、备份设备和高功率密度电池供电使用。该IC为从各种电源高效率传送高达15W的功率而规划，一起最大极限地降低了功耗，并减轻了热量核算约束。LTC4156的开关电源通路拓扑无缝地办理从两个输入电源，例如沟通适配器和USB端口，到设备的可再充电磷酸铁锂电池的功率分配，一起当输入功率有限时，优先向体系负载供电。
因为节约功率，所以LTC4156答应输出负载电流超越输入电源汲取的电流，然后能最大极限地使用可用功率给电池充电，而不会超出输入电源供电标准。例如，当用5V/2A沟通适配器供电、可用功率为10W时，该IC的开关稳压器能高效率传送超越85%的可用功率，供给高达~2.4A的充电电流，并能更疾速地充电。与一般开关电池充电器不相同，LTC4156具有即时接通作业才能，以确保甚至在电池已深度放电时，一插上插头体系就能够供电。因为支持USBOTG(On-the-Go)，所以无需任何额定的组件，就能反过来向USB端口供给一个5V电源。
LTC4156的自立全功用单节磷酸铁锂电池充电器能供给高达3.5A的充电电流，具有15种用户可选的充电电流设置。该充电器包含主动再充电、坏电池检测、可编程安全定时器、热敏电阻操控的温度合格的充电、可编程充电完毕指示/中止以及可编程中止。LTC4156选用扁平(0.75mm)28引脚4mmx5mmQFN封装，在-40°C至125°C的温度范围内作业有确保。
高效率内部开关稳压器
LTC4156的开关稳压器作业起来像一个变压器，答应VOUT端的负载电流超越输入电源汲取的电流，并且与典型线性形式充电器比较，充分使用可用功率给电池充电的才能得到了极大的改进。前述比如说明，LTC4156能够如何以高达3.5A的电流高效地充电，然后完成了更快的充电速度。与一般开关电池充电器不相同，LTC4156具有即时接通作业才能，以确保甚至在电池没电或已深度放电时，一插上电源就可向体系供电。
对电池而言更安全
在对电池疾速充电时，监督电池的安全性是很主要的。当电池温度降至低于0°C或升至高于60°C时(如一个外部负温度系数的NTC热敏电阻所测得的那样)，LTC4156会主动中止充电。除了这一自立性功用，LTC4156还供给一个扩展标度的7位模数转换器(ADC)，以凭借约1°C的分辨率监督电池温度。这个ADC与4个可用的浮置电压设置和15个电池充电电流设置相结合，可用来建立依据电池温度的定制充电算法。
对平板电脑或工业条码扫描器等许多便携式使用来说，办理两个输入(例如USB和沟通适配器)足够了。不过，便携式设备规划师一直在不断寻求用任何可用电源给电池充电的方法。LTC4156的双输入、优先级多工器依据用户界说的优先级(缺省优先级为适配器输入)，自立地挑选最合适的输入(沟通适配器或USB)。过压维护(OVP)电路一起维护两个输入，避免遭到意外加上的高压或反向电压导致的损坏。LTC4156的抱负二极管操控器确保，即便输入功率不足够或不存在，也总是能够向VOUT供给足够的功率。为了在设备连接到一个处于暂停形式的USB端口时，最大极限地削减电池走漏，在VBUS和VOUT之间放置了一个LDO，以向使用供给可答应的USB暂停电流。为了消除制作和出售期间的电池走漏，“装运及储存”特性将现已很低的电池备用电流进一步降至几乎为零。
最后，LTC4156与LTC4155锂离子版本是引脚和组件彻底兼容的，然后无需从头大面积组织电路板，就能够灵活方便地在最后一分钟更换不相同化学构成的电池。
定论
对于新式便携式工业和医疗设备来说，规划师的作业极具应战性，尤其是触及功率时。公司需求的功用越来越需求更大的功率，成果就是更大的电池。一起，大家需求便利性，期望可用任何电源给这些电池充电。因为固有的安全性、低浮置电压、更长的周期寿数、较低的自放电速率和相对轻的分量，磷酸铁锂电池正在变成干流挑选。可是像任何可再充电电池相同，磷酸铁锂电池有必要小心对待。虽然便携式设备电源范畴的这些趋势变成了规划应战，可是LTC4156使工作简单多了。在低压体系中，LTC4156高效率地供给了高达3.5A的充电电流，一起供给了高性能和安全功用。