許多手持式工業(yè)或醫(yī)療設(shè)備的電源架構(gòu)常常與大顯現(xiàn)屏智能手機(jī)的電源架構(gòu)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?yàn)槠鋯挝环至磕芰棵芏?（Wh/kg） 和單位體積能量密度 （Wh/m3） 很高。過去，許多大功率設(shè)備運(yùn)用兩節(jié) 7.4V （8.4V 浮置電壓） 鋰離子電池，以滿意功率要求，可是因?yàn)閮r(jià)格低廉的 5V 電源辦理 IC 的上市，越來越多的手持式設(shè)備選用了更低電壓的架構(gòu)，這使得能夠運(yùn)用單節(jié)鋰離子電池。典型的便攜式醫(yī)療或工業(yè)設(shè)備具有許多功用和非常大（就便攜式設(shè)備而言）的顯現(xiàn)屏。當(dāng)用 3.7V 電池供電時(shí)，其容量有必要以數(shù)千毫瓦小時(shí)計(jì)。為了用幾小時(shí)給這么大容量的電池充電，就需求幾安培的充電電流。 

 

　　不過，即使需求這么大的充電電流，在沒有大電流交流適配器可用時(shí)，用戶依然想用 USB 端口給他們的大功率設(shè)備充電。為了滿意這種要求，當(dāng)有交流適配器可用時(shí)，電池充電器有必要能以大電流 （》2A） 充電，可是依然能高效率地利用 USB 端口可供給的 2.5W 至 4.5W 功率。此外，該 IC 產(chǎn)品需求維護(hù)靈敏的下游低壓組件，使它們免受或許由損壞導(dǎo)致的過壓工作的影響，并高效率地將大電流從 USB 輸入、交流適配器或電池引導(dǎo)到負(fù)載，以最大極限地削減以熱量形式損失的功率。一起，該 IC 有必要安全地辦理電池充電算法，并監(jiān)督關(guān)鍵的體系參數(shù)。 

 

　　磷酸鐵鋰電池較低的 3.6V 起浮電壓導(dǎo)致無法運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池充電器。假如充電不當(dāng)，就有或許對(duì)這種電池造成無法修復(fù)的損壞。精確的起浮電壓充電將延長電池的壽數(shù)。與根據(jù)鈷的鋰離子電池比較，LiFePO4 電池的優(yōu)點(diǎn)包含體積能量密度 （每單位體積的容量） 較高，并且不容易過早地呈現(xiàn)毛病 （假使新電池過早地“深度循環(huán)”）。 

 

　　主要規(guī)劃約束總結(jié)如下： 

 

　　· 大容量電池需求大的充電電流和高效率 

 

　　· 許多便攜式運(yùn)用，包含工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備，都需求 USB 兼容充電所供給的便利性 

 

　　· 磷酸鐵鋰電池有特殊充電要求，即更低的浮置電壓，與鋰離子電池比較有一些令人欣慰的優(yōu)勢(shì) 

 

上面評(píng)論的任何滿意這些規(guī)劃約束的 IC 解決方案都有必要是緊湊和單片型的，能應(yīng)對(duì)快速、高效率給單節(jié)大容量電池充電的問題，并與磷酸鐵鋰等新的化學(xué)組成兼容。這樣的設(shè)備會(huì)成為催化劑，能提高選用大容量電池的便攜式工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品在全球的選用率。 

 

　　應(yīng)對(duì)選用單節(jié)電池的便攜式設(shè)備的功率應(yīng)戰(zhàn) 

 

　　盡管上述要求也許看似不或許用單片 IC 來滿意，可是看一下 LTC4156 吧。LTC4156 緊隨盛行的、根據(jù)鋰資料的 LTC4155 而來，是一款大功率、I2C 操控、高效率電源通路 （PowerPath？） 辦理器、抱負(fù)二極管操控器和磷酸鐵鋰 （LiFePO4） 電池充電器，適用于選用單節(jié)電池的便攜式運(yùn)用，例如便攜式醫(yī)療和工業(yè)設(shè)備、備份設(shè)備和高功率密度電池供電運(yùn)用。該 IC 為從各種電源高效率傳送高達(dá) 15W 的功率而規(guī)劃，一起最大極限地降低了功耗，并減輕了熱量預(yù)算約束。LTC4156 的開關(guān)電源通路拓?fù)錈o縫地辦理從兩個(gè)輸入電源，例如交流適配器和 USB 端口，到設(shè)備的可再充電磷酸鐵鋰電池的功率分配，一起當(dāng)輸入功率有限時(shí)，優(yōu)先向體系負(fù)載供電。參見圖 1。 

 

　　因?yàn)楣?jié)省功率，所以 LTC4156 答應(yīng)輸出負(fù)載電流超越輸入電源汲取的電流，然后能最大極限地利用可用功率給電池充電，而不會(huì)超出輸入電源供電標(biāo)準(zhǔn)。例如，當(dāng)用 5V/2A 交流適配器供電、可用功率為 10W 時(shí)，該 IC 的開關(guān)穩(wěn)壓器能高效率傳送超越 85% 的可用功率，供給高達(dá) ~2.4A 的充電電流，并能更快速地充電。與一般開關(guān)電池充電器不同，LTC4156 具有即時(shí)接通作業(yè)才能，以確保甚至在電池已深度放電時(shí)，一插上插頭體系就能夠供電。因?yàn)橹?USB OTG （On-the-Go），所以無需任何額外的組件，就能反過來向 USB 端口供給一個(gè) 5V 電源。 

 

　　LTC4156 的自主全功用單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電器能供給高達(dá) 3.5A 的充電電流，具有 15 種用戶可選的充電電流設(shè)置。該充電器包含自動(dòng)再充電、壞電池檢測、可編程安全定時(shí)器、熱敏電阻操控的溫度合格的充電、可編程充電結(jié)束指示 / 停止以及可編程中止。LTC4156 選用扁平 （0.75mm） 28 引腳 4mm x 5mm QFN 封裝，在 -40°C 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)作業(yè)有保證。 

 

高效率內(nèi)部開關(guān)穩(wěn)壓器 

 

　　LTC4156 的開關(guān)穩(wěn)壓器作業(yè)起來像一個(gè)變壓器，答應(yīng) VOUT 端的負(fù)載電流超越輸入電源汲取的電流，并且與典型線性形式充電器比較，充分利用可用功率給電池充電的才能得到了極大的改進(jìn)。前述比如闡明，LTC4156 能夠怎樣以高達(dá) 3.5A 的電流高效地充電，然后完成了更快的充電速度。與一般開關(guān)電池充電器不同，LTC4156 具有即時(shí)接通作業(yè)才能，以確保甚至在電池沒電或已深度放電時(shí)，一插上電源就可向體系供電。 

 

　　對(duì)電池而言更安全 

 

　　在對(duì)電池快速充電時(shí)，監(jiān)督電池的安全性是很重要的。當(dāng)電池溫度降至低于 0°C 或升至高于 60°C 時(shí) （如一個(gè)外部負(fù)溫度系數(shù)的 NTC 熱敏電阻所測得的那樣） ，LTC4156 會(huì)自動(dòng)停止充電。除了這一自主性功用，LTC4156 還供給一個(gè)擴(kuò)展標(biāo)度的 7 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） ，以憑借約 1°C 的分辨率監(jiān)督電池溫度 （參見圖 3） 。這個(gè) ADC 與 4 個(gè)可用的浮置電壓設(shè)置和 15 個(gè)電池充電電流設(shè)置相結(jié)合，可用來建立根據(jù)電池溫度的定制充電算法。 

 

　　可通過一個(gè)簡略的兩線 I2C 接口讀取 NTC ADC 的成果，然后能對(duì)充電電流和電壓設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。該通信總線答應(yīng) LTC4156 指示額外的狀況信息，例如輸入電源狀況、充電器狀況和毛病狀況。因?yàn)橹?USB On-The-Go，所以無需任何附加組件，就能反過來向 USB 端口供給一個(gè) 5V 電源。 

 

對(duì)平板電腦或工業(yè)條碼掃描器等許多便攜式運(yùn)用來說，辦理兩個(gè)輸入 （例如 USB 和交流適配器）足夠了。不過，便攜式設(shè)備規(guī)劃師一直在不斷尋求用任何可用電源給電池充電的方法。LTC4156 的雙輸入、優(yōu)先級(jí)多工器根據(jù)用戶定義的優(yōu)先級(jí) （缺省優(yōu)先級(jí)為適配器輸入） ，自主地挑選最合適的輸入 （交流適配器或 USB）。過壓維護(hù) （OVP） 電路一起維護(hù)兩個(gè)輸入，以免遭到意外加上的高壓或反向電壓引起的損壞。LTC4156 的抱負(fù)二極管操控器保證，即使輸入功率不足夠或不存在，也總是能夠向 VOUT 供給足夠的功率。為了在設(shè)備連接到一個(gè)處于暫停形式的 USB 端口時(shí)，最大極限地削減電池泄漏，在 VBUS 和 VOUT 之間放置了一個(gè) LDO， 以向運(yùn)用供給可答應(yīng)的 USB 暫停電流。為了消除制作和銷售階段的電池泄漏，“裝運(yùn)及儲(chǔ)存”特性將現(xiàn)已很低的電池備用電流進(jìn)一步降至簡直為零。 

 

　　最終，LTC4156 與 LTC4155 鋰離子版本是引腳和組件徹底兼容的，然后無需從頭大面積組織電路板，就能夠靈活方便地在最終一分鐘替換不同化學(xué)組成的電池。