第di一yi個ge趨qu勢shi，主zhu要yao是shi要yao求qiu提ti高gao電dian池chi容rong量liang。不bu幸xing的de是shi，使shi用yong者zhe通tong常chang缺que乏fa耐nai心xin，而er且qie增zeng加jia的de電dian池chi容rong量liang必bi須xu要yao在zai合he理li的de時shi間jian內nei充chong電dian完wan成cheng，這zhe就jiu導dao致zhi充chong電dian電dian流liu的de提ti高gao。第di二er個ge趨qu勢shi，則ze是shi要yao求qiu電dian池chi充chong電dian解jie決jue方fang案an具ju有you高gao度du彈dan性xing。本ben文wen便bian將jiang針zhen對dui這zhe些xie議yi題ti提ti供gong詳xiang細xi的de說shuo明ming。

 

 

新型的手持裝置，無論是消費性裝置或是工業設備，都可能包括一個蜂巢式電話調變解調器、一個WiFi模組
、一個藍牙模組
、一個大型的背光顯示器等。許多手持式裝置的電源架構

，都可透過蜂巢式電話反映出來。通常，3.7V的鋰電池因其很高的重量（Wh/kg）和體積（Wh/m3） 能量密度而被用作主電源。過去
，不少高功率密度設備都采用7.4V鋰離子電池以降低電流需求，但廉價的5V電源管理IC 的問世，使得越來越多的手持式設備轉而采用較低電壓架構。平板電腦便體現了這一點－標準的平板電腦擁有多功能以及非常大（用於可攜式裝置）的熒幕。當采用一個3.7V電池來供電時，電池的容量必須達到幾千毫安培／小時（mAh）。為了能夠在幾個小時之內完成此類電池的充電
，所需要的是幾千毫安培（mA）的充電電流。

 

然而，消費者同樣希望能夠在沒有可用的大電流牆式電源轉接器時，能從USB埠來為其高功率設備充電，這個期望並未因上述的高充電電流而降低。為了滿足這些要求，在可以使用牆式電源轉接器時，電池充電器必須要能夠以高電流（》2A）進行充電，但仍然可以高效率地利用USB埠所提供的2.5W至4.5W功率。此外，產品還必需避免敏感的下遊低電壓組件遭受可能造成損壞的過壓
，將高電流從一個USB輸入、一個PowerPath或電池無縫式地引導至負載，並最大限度地降低功率損耗。與此同時
，IC 必須安全地管理電池充電算法，並監控關鍵的係統參數。

 

 

盡管似乎無法找到單個IC 來滿足上述要求，但不妨考慮LTC4155，這是一款高功率、I2C控製、高效率的PowerPath管理器
、理想二極體控製器和鋰電池充電器。該元件設計用於從多種5V電源高效地輸送高達3A的電流，可為電池充電及係統用途提供3.5A以上的電流（見圖1）。即使在這些高電流水準下
，LTC4155的88％～94％ 效率仍然可使熱預算限製條件有所放寬（圖2）。LTC4155的開關PowerPath架構可對從兩個輸入電源（例如：PowerPath和USB埠）至設備的可再充電鋰電池的功率輸送進行無縫管理，並在輸入功率有限時優先為係統負載供電。

 

 

LTC4155的切換穩壓器可提供變壓器的作用，允許VOUT上的負載電流超過輸入電源所吸收的電流，與常用的線性模式充電器相比，此可大幅提升電池充電可用功率的使用效率。如前例所示
，LTC4155能夠以高達3.5A的電流進行高效充電，從而縮短充電時間。與普通的切換電池充電器不同，LTC4155具有instant-on操作能力，以確保在插入電源時可立即獲得係統功率，即使所採用的是一個失效的電池或深度放電的電池也不例外。

 

在對電池進行高速充電時，監視電池的安全性是很重要的。LTC4155將在電池溫度下降至0℃以下或上升至40℃以上（由一個外部負溫度係數［NTC］熱敏電阻負責測量）時自動停止充電。除了這種自主特性之外，LTC4155還提供了一個7位元延伸刻度類比數位轉換器（ADC），用於以大約1℃的解析度（圖3）來監視電池的溫度。結合4種可用的浮動電壓設定值和15種電池充電電流設定值，該ADC能夠用於建立基於電池溫度的客製充電演算法 。

 

 

透過一個簡單的二線式I2C埠可獲得NTC ADC結果，從而據此調整充電電流和電壓設定值。該I2C埠還透過控製包括可相容USB 2.0和3.0規格的設定值等16種輸入電流限製設定值提供了與USB規範的相容性。通訊匯流排允許LTC4155提供額外的狀態指示訊息
，例如：輸入電源狀態
、充電器狀態和故障狀態。USB OTG（On-The-Go）支援能力可在未採用任何附加零組件的情況下，提供一個返回USB埠的5V電源。

 

LTC4155的雙組輸入、優先性多工器可根據用戶定義的優先級（適配器輸入是default的優先選擇） 自主選擇最合適的輸入（牆式電源轉接器或USB）。過壓保護（OVP）電路用於同時保護兩個輸入免遭因意外施加高電壓或反向電壓而造成的損壞。LTC4155的理想二極體控製器可確保即使輸入功率不足或缺失，也始終能為VOUT提供足夠的功率。

 

對於諸如平板電腦或工業條形碼掃描儀等許多可攜式應用而言
，管理兩個輸入（例如：USB和牆式電源轉接器）就足夠了。不過
，可攜式設備的設計人員仍在繼續探尋能夠從任何可用電源來給電池充電的方法。

 

 

諸zhu多duo原yuan因yin導dao致zhi用yong戶hu希xi望wang從cong多duo種zhong輸shu入ru電dian源yuan來lai給gei電dian池chi充chong電dian。某mou些xie應ying用yong有you可ke能neng需xu要yao脫tuo離li電dian網wang並bing指zhi望wang由you太tai陽yang能neng板ban來lai供gong電dian。其qi他ta的de應ying用yong則ze希xi望wang擁yong有you能neng夠gou從cong牆qiang上shang適shi配pei器qi、qichedianchihuozhegaodianyagongyehuodianxindianyuanjinxingchongdiandebianli。wulunshenmeyuanyin
，xiangguandeyaoqiudouweidianchichongdianxitongdailailechenzhongdefudan。daduoshudianchichongdianqidoushiliyongyizhongjiangya（切換或線性） 架構，從一個高於最大電池電壓的電壓電源來為電池充電。

 

早期的充電器產品通常被限製於大約30V的輸入電壓。此類局限性導致設計人員無法考慮將電信電源作為可行的輸入電源
，或者采用具有42V開(kai)路(lu)電(dian)壓(ya)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)板(ban)。在(zai)某(mou)些(xie)場(chang)合(he)中(zhong)，期(qi)望(wang)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)既(ji)會(hui)升(sheng)至(zhi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)以(yi)上(shang)也(ye)會(hui)降(jiang)至(zhi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)以(yi)下(xia)。設(she)計(ji)旨(zhi)在(zai)因(yin)應(ying)上(shang)述(shu)難(nan)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)整(zheng)合(he)高(gao)精(jing)度(du)的(de)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)
、ADC、用於控製充電操作的微處理器、高性能的DC/DC轉換器以及理想二極體或多工電路。淩力爾特則是推出了一款更卓越的解決方案。

 

 

LTC4000可將任何在外部補償的DC/DC電源轉換為一個全功能的電池充電器，並具有PowerPath控製功能。LTC4000能夠驅動的常用DC/DC轉換器架構


，包括
、但不限於 降壓
、升壓、升降壓、SEPIC和反馳式。該元件提供了精準的輸入電流和充電電流調節，並可在一個3V至60V的寬廣輸入和輸出電壓範圍內運作
，因此，其能與多種不同的輸入電壓電源、電池組尺寸和化學相容。由於這款元件採用通用型配置
，因此其擁有相當廣泛的應用範圍
，包括高功率電池充電器係統
、高效能可攜式儀器
、電池備援係統
、配備電池的工業設備以及筆記型電腦／小筆電等。

 

除了可支援多種不同的DC/DC架構外，LTC4000的高電壓能力還使其能夠利用幾乎任何輸入電源來形成功能強大的電池充電解決方案（見圖4及圖5）。為了確保來自這些輸入的功率能輸送至合適的負載，LTC4000採用了一種智慧型PowerPath架構

，當輸入功率有限時，該架構將優先為係統負載供電。LTC4000透過控製外部PFET來提供低損耗反向電流保護、電池的低損耗充電和放電以及instant-on操cao作zuo
，以yi確que保bao在zai插cha入ru電dian源yuan時shi可ke立li即ji獲huo得de係xi統tong功gong率lv，即ji使shi所suo採採用yong的de是shi一yi個ge失shi效xiao的de電dian池chi或huo深shen度du放fang電dian的de電dian池chi也ye不bu例li外wai。外wai部bu檢jian測ce電dian阻zu器qi可ke提ti供gong輸shu入ru電dian流liu和he電dian池chi充chong電dian電dian流liu信xin息xi，從cong而er使shi得deLTC4000能夠與功率範圍從幾毫瓦到幾千瓦的轉換器一起使用。

 

除了可支援多種不同的DC/DC架構外，LTC4000的高電壓能力還使其能夠利用幾乎任何輸入電源來形成功能強大的電池充電解決方案

 

 

LTC4000的全功能電池充電控製器可對多種電池化學組成進行充電
，包括鋰電池、鋰聚合物電池、磷酸鐵鋰電池、密封鉛酸電池（SLA）和鎳電池等。另外，電池充電器還具有高精度的電流檢測功能，可為高電流應用提供較低的檢測電壓。

 

新(xin)式(shi)可(ke)攜(xie)式(shi)產(chan)品(pin)的(de)設(she)計(ji)者(zhe)，所(suo)從(cong)事(shi)的(de)是(shi)相(xiang)當(dang)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的(de)工(gong)作(zuo)，特(te)別(bie)是(shi)當(dang)其(qi)麵(mian)對(dui)電(dian)源(yuan)時(shi)。隨(sui)著(zhe)客(ke)戶(hu)不(bu)斷(duan)要(yao)求(qiu)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)更(geng)多(duo)功(gong)率(lv)的(de)功(gong)能(neng)，對(dui)於(yu)使(shi)用(yong)更(geng)大(da)電(dian)池(chi)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)因(yin)而(er)攀(pan)升(sheng)
，與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，客(ke)戶(hu)還(hai)希(xi)望(wang)擁(yong)有(you)從(cong)近(jin)乎(hu)所(suo)有(you)可(ke)用(yong)電(dian)源(yuan)來(lai)為(wei)這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)的(de)方(fang)便(bian)性(xing)。雖(sui)然(ran)可(ke)攜(xie)式(shi)電(dian)源(yuan)的(de)上(shang)述(shu)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)帶(dai)來(lai)了(le)設(she)計(ji)難(nan)題(ti)，但(dan)LTC4155和LTC4000則使設計工作大為簡化。在低電壓係統中，LTC4155可高效率地提供高達3.5A的充電電流
，並具有諸多高效能特性。LTC4000能利用幾乎任何輸入來實現一款功能強大的充電解決方案，且擁有無與倫比的性能及彈性。

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