huanzhehulilingyudezhuyaoqushizhiyi，shizaihuanzhejiazhongyuelaiyueduodishiyongyuanchengjianshixitong。chuxianzhezhongqushideyuanyinhenmingxian，ranghuanzhezhuzaiyiyuandefeiyongtaigaole，lingrennanyichengshou。yinci
，henduozheleibianxieshidianzijianshixitongnarule RF 收發器，以便數據能直接發到醫院中的監察係統中，供醫生研究和分析之用。顯然
，這類係統通常由 AC 電源

、電dian池chi或huo同tong時shi由you二er者zhe供gong電dian。為wei了le確que保bao在zai除chu醫yi院yuan之zhi外wai的de其qi他ta地di點dian使shi用yong時shi，係xi統tong能neng連lian續xu工gong作zuo

，這zhe種zhong冗rong餘yu性xing是shi必bi要yao的de。此ci外wai
，在zai便bian攜xie式shi醫yi療liao診zhen斷duan設she備bei領ling域yu取qu得de了le很hen多duo新xin的de進jin展zhan
，例li如ru醫yi生sheng和he護hu士shi到dao處chu攜xie帶dai的de設she備bei，都dou將jiang電dian池chi作zuo為wei主zhu電dian源yuan
，或huo將jiang電dian池chi作zuo為wei備bei份fen電dian源yuan
，以yi防fang AC 電源中斷。這類係統需要高效率電池充電電路。

除了醫療應用，便攜式工業銀行終端
、堅固耐用的平板電腦
、庫存控製和條碼掃描設備等都需要單節大容量電池
，以減小外形尺寸和重量。基於鋰材料的電池一直是最流行的選擇。然而，要快速、準確和安全地給這類電池充電，卻不是微不足道的事情。

此外，人們一直在開發新的
、基於鋰的化學陽極/陰極組合，這類組合也在不斷地推向主流市場。這種趨勢的一個例子是，磷酸鐵鋰(LiFePO4) 電池已在許多應用中嶄露頭角
，與基於鈷的鋰離子 / 鋰li聚ju合he物wu電dian池chi相xiang比bi
，磷lin酸suan鐵tie鋰li電dian池chi可ke提ti供gong更geng高gao的de安an全quan性xing和he更geng長chang的de電dian池chi壽shou命ming。而er且qie這zhe種zhong化hua學xue組zu成cheng的de電dian池chi還hai同tong時shi具ju備bei基ji於yu鈷gu的de鋰li離li子zi電dian池chi所suo具ju備bei的de其qi他ta許xu多duo優you勢shi
，包bao括kuo較jiao低di的de自zi放fang電dian速su率lv和he相xiang對dui較jiao輕qing的de重zhong量liang。相xiang比bi之zhi下xia


，除chu了le改gai善shan安an全quan性xing (因為具有抗“熱失控”能力) 及(ji)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)之(zhi)外(wai)，磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)具(ju)備(bei)更(geng)高(gao)的(de)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)額(e)定(ding)值(zhi)，對(dui)環(huan)境(jing)影(ying)響(xiang)更(geng)小(xiao)。通(tong)常(chang)醫(yi)療(liao)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)願(yuan)意(yi)接(jie)受(shou)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)更(geng)低(di)的(de)單(dan)位(wei)體(ti)積(ji)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，以(yi)換(huan)取(qu)更(geng)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)更(geng)長(chang)的(de)周(zhou)期(qi)壽(shou)命(ming)。備(bei)份(fen)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)更(geng)長(chang)的(de)周(zhou)期(qi)壽(shou)命(ming)

，且(qie)要(yao)能(neng)以(yi)大(da)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)。

怎樣得到更大的功率

很多手持式工業或醫療設備的電源架構常常與大顯示屏智能手機的電源架構類似。一般情況下

，3.7V（最終充電或“浮置”電壓為 4.2V）鋰離子電池一直用作主電源
，因為其單位重量能量密度 (Wh/kg) 和單位體積能量密度 (Wh/m3) 很高。過去，很多大功率設備使用兩節 7.4V (8.4V 浮置電壓) 鋰離子電池，以滿足功率要求，但是由於價格低廉的 5V 電源管理 IC 的(de)上(shang)市(shi)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)手(shou)持(chi)式(shi)設(she)備(bei)采(cai)用(yong)了(le)更(geng)低(di)電(dian)壓(ya)的(de)架(jia)構(gou)，這(zhe)使(shi)得(de)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)單(dan)節(jie)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)。典(dian)型(xing)的(de)便(bian)攜(xie)式(shi)醫(yi)療(liao)或(huo)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)具(ju)有(you)很(hen)多(duo)功(gong)能(neng)和(he)非(fei)常(chang)大(da)（就便攜式設備而言）的顯示屏。當用 3.7V 電池供電時，其容量必須以數千毫瓦小時計。為了用幾小時給這麼大容量的電池充電，就需要幾安培的充電電流。

不過
，即使需要這麼大的充電電流
，在沒有大電流交流適配器可用時

，用戶依然想用 USB 端口給他們的大功率設備充電。為了滿足這種要求，當有交流適配器可用時，電池充電器必須能以大電流 (>2A) 充電，但是仍然能高效率地利用 USB 端口可提供的 2.5W 至 4.5W 功率。此外，該 IC 產品需要保護敏感的下遊低壓組件，使它們免受可能由損壞導致的過壓事件的影響
，並高效率地將大電流從 USB 輸入、交流適配器或電池引導到負載，以最大限度地減少以熱量形式損失的功率。同時

，該 IC 必須安全地管理電池充電算法，並監視關鍵的係統參數。

磷酸鐵鋰電池較低的3.6V 浮(fu)動(dong)電(dian)壓(ya)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)標(biao)準(zhun)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器(qi)。若(ruo)充(chong)電(dian)不(bu)當(dang)，就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)對(dui)電(dian)池(chi)造(zao)成(cheng)無(wu)法(fa)修(xiu)複(fu)的(de)損(sun)壞(huai)。準(zhun)確(que)的(de)浮(fu)動(dong)電(dian)壓(ya)充(chong)電(dian)將(jiang)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)的(de)壽(shou)命(ming)。與(yu)基(ji)於(yu)鈷(gu)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)相(xiang)比(bi)，LiFePO4電池的優點包括體積能量密度 (每單位體積的容量) 較高，而且不容易過早地出現故障(倘若新電池過早地“深度循環”)。

主要設計限製總結如下：

●大容量電池需要大的充電電流和高效率
●很多便攜式應用
，包括工業和醫療設備
，都需要 USB 兼容充電所提供的便利性
●磷酸鐵鋰電池有特殊充電要求，即更低的浮置電壓，與鋰離子電池相比有一些令人欣慰的優勢

上麵討論的任何滿足這些設計限製的 IC 解決方案都必須是緊湊和單片型的，能應對快速、高gao效xiao率lv給gei單dan節jie大da容rong量liang電dian池chi充chong電dian的de問wen題ti，並bing與yu磷lin酸suan鐵tie鋰li等deng新xin的de化hua學xue組zu成cheng兼jian容rong。這zhe樣yang的de設she備bei會hui成cheng為wei催cui化hua劑ji
，能neng提ti高gao采cai用yong大da容rong量liang電dian池chi的de便bian攜xie式shi工gong業ye和he醫yi療liao產chan品pin在zai全quan球qiu的de采cai用yong率lv。

應對采用單節電池的便攜式設備的功率挑戰

盡管上述要求也許看似不可能用單片IC來滿足，但是看一下LTC4156吧。LTC4156緊隨流行的、基於鋰材料的LTC4155而來
，是一款大功率、I2C 控製
、高效率電源通路 (PowerPath) 管理器、理想二極管控製器和磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 電池充電器，適用於采用單節電池的便攜式應用，例如便攜式醫療和工業設備、備份設備和高功率密度電池供電應用。該IC為從各種電源高效率傳送高達15W的功率而設計，同時最大限度地降低了功耗，並減輕了熱量預算限製。LTC4156的開關電源通路拓撲無縫地管理從兩個輸入電源

，例如交流適配器和USB端口，到設備的可再充電磷酸鐵鋰電池的功率分配，同時當輸入功率有限時
，優先向係統負載供電。參見圖1。

由於節省功率
，所以LTC4156允許輸出負載電流超過輸入電源吸取的電流
，從而能最大限度地利用可用功率給電池充電，而不會超出輸入電源供電規格。例如，當用 5V/2A 交流適配器供電、可用功率為10W時
，該IC的開關穩壓器能高效率傳送超過85%的可用功率，提供高達~2.4A的充電電流，並能更快速地充電。與普通開關電池充電器不同
，LTC4156具備即時接通工作能力
，以確保甚至在電池已深度放電時，一插上插頭係統就可以供電。由於支持USB OTG (On-the-Go)，所以無需任何額外的組件，就能反過來向USB端口提供一個5V電源。
[page]
LTC4156 的自主全功能單節磷酸鐵鋰電池充電器能提供高達 3.5A 的充電電流，具備 15 種用戶可選的充電電流設置。該充電器包括自動再充電
、壞電池檢測、可編程安全定時器、熱敏電阻控製的溫度合格的充電
、可編程充電結束指示 / 終止以及可編程中斷。LTC4156 采用扁平 (0.75mm) 28 引腳 4mm x 5mm QFN 封裝
，在 -40C 至 125C 的溫度範圍內工作有保證。

高效率內部開關穩壓器LTC4156

LTC4156 的開關穩壓器工作起來像一個變壓器，允許 VOUT duandefuzaidianliuchaoguoshurudianyuanxiqudedianliu
，erqieyudianxingxianxingmoshichongdianqixiangbi
，chongfenliyongkeyonggonglvgeidianchichongdiandenenglidedaolejidadegaishan。qianshulizishuoming，LTC4156 可以怎樣以高達 3.5A 的電流高效地充電
，從而實現了更快的充電速度。與普通開關電池充電器不同，LTC4156 具備即時接通工作能力，以確保甚至在電池沒電或已深度放電時，一插上電源就可向係統供電。


LTC4156對電池而言更安全

在對電池快速充電時，監視電池的安全性是很重要的。當電池溫度降至低於 0°C 或升至高於 60°C 時 (如一個外部負溫度係數的 NTC 熱敏電阻所測得的那樣) 
，LTC4156 會自動停止充電。除了這一自主性功能，LTC4156 還提供一個擴展標度的 7 位模數轉換器 (ADC) ，以憑借約 1°C 的分辨率監視電池溫度 (參見圖 3) 。這個 ADC 與 4 個可用的浮置電壓設置和 15 個電池充電電流設置相結合，可用來建立基於電池溫度的定製充電算法。

可通過一個簡單的兩線 I2C 接口讀取 NTC ADC 的結果
，從而能對充電電流和電壓設置進行調整。該通信總線允許 LTC4156 指示額外的狀態信息，例如輸入電源狀態、充電器狀態和故障狀態。由於支持 USB On-The-Go
，所以無需任何附加組件
，就能反過來向 USB 端口提供一個 5V 電源。

對平板電腦或工業條碼掃描器等很多便攜式應用來說，管理兩個輸入 (例如 USB 和交流適配器)足夠了。不過
，便攜式設備設計師一直在不斷尋求用任何可用電源給電池充電的方式。LTC4156 的雙輸入、優先級多工器根據用戶定義的優先級 (缺省優先級為適配器輸入) ，自主地選擇最合適的輸入 (交流適配器或 USB)。過壓保護 (OVP) 電路同時保護兩個輸入，以免受到意外加上的高壓或反向電壓引起的損壞。LTC4156 的理想二極管控製器保證，即使輸入功率不充足或不存在，也總是可以向 VOUT 提供充足的功率。為了在設備連接到一個處於暫停模式的 USB 端口時
，最大限度地減少電池泄漏，在 VBUS 和 VOUT 之間放置了一個 LDO， 以向應用提供可允許的 USB 暫停電流。為了消除製造和銷售階段的電池泄漏，“裝運及貯存”特性將已經很低的電池備用電流進一步降至幾乎為零。

最後，LTC4156 與 LTC4155 鋰離子版本是引腳和組件完全兼容的
，從而無需重新大麵積安排電路板
，就可以靈活方便地在最後一分鍾更換不同化學組成的電池。

結論

duiyuxinshibianxieshigongyeheyiliaoshebeilaishuo，shejishidegongzuojijutiaozhanxing，youqishishejigonglvshi。qiyeyaoqiudegongnengyuelaiyuexuyaogengdadegonglv，jieguojiushigengdadedianchi。tongshi，renmenxuyaobianlixing，xiwangkeyongrenhedianyuangeizhexiedianchichongdian。youyuguyoudeanquanxing、低浮置電壓、更長的周期壽命、jiaodidezifangdiansulvhexiangduiqingdezhongliang，linsuantielidianchizhengzaichengweizhuliuxuanze。danshixiangrenhekezaichongdiandianchiyiyang，linsuantielidianchibixuxiaoxinduidai。jinguanbianxieshishebeidianyuanlingyudezhexiequshichengweileshejitiaozhan，danshi LTC4156 使事情容易多了。在低壓係統中，LTC4156 高效率地提供了高達 3.5A 的充電電流，同時提供了高性能和安全功能。

相關閱讀：
性能測評：MEMS陀螺儀能否替代FOG技術
？
http://m.0-fzl.cn/sensor-art/80020966
選擇低EMI電源需要了解的幾大要素
http://m.0-fzl.cn/power-art/80020943
性能穩定的恒壓電能收集充電器設計
http://m.0-fzl.cn/power-art/80020945