基于高功率充电器的大容量磷酸锂铁电池设计

病患照护领域其中一项关键趋势，就是越来越多病患在自己家中使用远端监视系统。造成此趋势的塬因显而易见－病患留院治疗的成本贵到让很多民众无力负担。因此，许多可携式电子监视系统结合了射频发送器，能把资料直接传送到医院内的监管系统，并交给相关人员检视与分析。这些种类的系统通常裼媒涣鞯缱魑主要电源，亦可使用电池供电，或插电M电池两用的设计。冗余的电源设计是绝对必要的，如此才能在没有电源插座的地方确保装置仍能持续运作。此外，可携式医疗诊断装置的最新发展产品，例如医生与护士随身携带的装置，它们都裼玫绯刈魑主要电力来源，或当停电时尚能以电池作为备援的电源。这些类型的系统需要一个高效率的电池充电器电路。

除了医疗应用之外，包括如可携式银行交易终端机、强固型平板电脑、存货控管与条码扫瞄装置，都需要大容量的单颗电池来减少体积与重量。各种锂电池仍旧是最受欢迎的选择。但这些电池想要快速充电，必须解决精市杂氚踩性两大棘手难题。此外，业界持续开发出全新的锂基化学材料的阳极M阴极组合，并将产品导入主流市场。因此，许多应用开始裼昧姿犸铁（LiFePO4）电池芯，因为它们提供胜过钴锂离子M聚合物电池芯的安全性及更长的L期寿命。这类化学材料亦提供钴基锂离子电池芯的其他优点，包括低自放电率及相对较低的重量。

除了改进安全性（比较能避免电池热变形的问题）及更长的L期寿命之外，磷酸锂铁电池还提供相对较高的尖峰功率，而且产生的环境污染也较少。医疗与工业应用通常愿意接受磷酸锂铁电池较低的容积能量密度，以换取更高的安全性与L期寿命。各种备援应用要求更高的L期寿命，而且能够进行高电流的放电动作。

如何获得更多电力

许多掌上型工业或医疗装置的电源架构，通常很类似搭载大萤幕的智慧型手机。一般而言，会使用一个3.7V（4.2V最后充电或浮动电压）锂离子电池作为主电源，因为它们具有高重量（Wh/kg）与容积（Wh/m3）单位的能量密度。过去，许多高功率装置都使用一个双颗7.4V（8.4V浮动电压）锂离子电池来满足电源需求，但自从市面上出现平价5V电源管理IC，促使越来越多掌上型装置改窠系偷缪沟募芄梗以便让产品能使用单颗锂电池。典型的可携式医疗或工业装置都会搭载可观的功能，并搭配超大尺迹ㄓ迷诳尚式装置）萤幕。当使用3.7V电池作为电源，容量必须达到数千微安培-小时。要在短短数小时内为这类电池充饱电，必须使用数安培的高电流才能进行快充。

然而，即使当找不到能提供高电流的墙式电源转接器，使用者会想利用USB埠来为自己的高功率装置充电。为满足这些需求，电池充电器必须能在找不到电源可用时仍能以高电流（超过2安培）来进行充电，并且还能有效率地利用USB埠提供2.5至4.5瓦的电力。

此外，产品必须保护敏感的下行低电压元件，避免因过压状况导致受损，并将高电压直接传导到USB输入端的负载、墙式电源转接器、或是电池，藉以把因发热导致的电力损失减至最小。在此同时，许多必须安全地管理电池充电演算法，以及监视各项关键的系统参数。

由于锂离子磷酸电池裼媒系偷3.6V浮充电压，因此排除了使用标曙离子电池充电器的可能性。若没有正确充电，可能对电池造成无法弥补的损坏。精实母〕涞缪钩涞缈裳映さ绯氐氖倜。LiFePO4磷酸锂铁相较于钴基锂离子电池的优势包括较低的容积能量密度（每单位容积的储电量），以及若新电池过早深循环则有可能永久损坏。

归纳关键的设计限制因素：

• 高容量电池需要用高电流充电以及要求高效率

• 包括工业与医疗在内的许多可携式应用，可提供USB相容的便利充电功能

• 锂离子磷酸电池有较低浮充电压的特殊充电要求，但仍提供许多超越锂离子电池的好处

任何IC解决方案想因应上述的设计限制因素，就必须具备微型化与单片结构等特点，不仅能快速有效率地对单蕊电池进行充电，还得相容于各种现代的电池化学材料，例如像磷酸锂铁。这样的元件将扮演催化剂的角色，促使全球市场衲纱钤卮笕萘康绯氐目尚式工业与医疗产品。

　解决单蕊电池可携式装置的电力挑战

想透过单一IC来达到上述要求，这样的任务看似几乎不可能达成，这时您可考虑LTC4156。延续锂离子型LTC4155的脚步，新推出的LTC4156是一款高功率、以I2C介面来控制的高效率PowerPath管理器，适合作为各种单电池可携式应用的二极体控制器与磷酸锂铁（LiFePO4）电池充电器，例如可携式医疗与基础建设装置、备援装置、以及以高能量密度电池供电的应用。

这款IC设计用来从各种电源有效率地传送15瓦的电力，并将功耗减至最小，并排