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大容量锂电池使用大功率充电器更安全

导读: 磷酸铁锂电池较低的3.6V浮动电压导致无法使用标准的锂离子电池充电器。如果充电不当,就有可能对这种电池造成无法修复的损坏。准确的浮动电压充电将延长电池的寿命。与基于钴的锂离子电池相比,LiFePO4电池的优点包括体积能量密度较高,而且不容易过早地出现故障。

  怎样得到更大的功率

  很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。一般情况下,3.7V(最终充电或“浮置”电压为4.2V)锂离子电池一直用作主电源,因为其单位重量能量密度(Wh/kg)和单位体积能量密度(Wh/m3)很高。过去,很多大功率设备使用两节7.4V(8.4V浮置电压)锂离子电池,以满足功率要求,但是由于价格低廉的5V电源管理IC的上市,越来越多的手持式设备采用了更低电压的架构,这使得可以使用单节锂离子电池。典型的便携式医疗或工业设备具有很多功能和非常大(就便携式设备而言)的显示屏。当用3.7V电池供电时,其容量必须以数千毫瓦小时计。为了用几小时给这么大容量的电池充电,就需要几安培的充电电流。

  磷酸铁锂电池较低的3.6V浮动电压导致无法使用标准的锂离子电池充电器。如果充电不当,就有可能对这种电池造成无法修复的损坏。准确的浮动电压充电将延长电池的寿命。与基于钴的锂离子电池相比,LiFePO4电池的优点包括体积能量密度较高,而且不容易过早地出现故障。

  主要设计限制总结如下:

  ·大容量电池需要大的充电电流和高效率

  ·很多便携式应用,包括工业和医疗设备,都需要USB兼容充电所提供的便利性

  ·磷酸铁锂电池有特殊充电要求,即更低的浮置电压,与锂离子电池相比有一些令人欣慰的优势

  上面讨论的任何满足这些设计限制的IC解决方案都必须是紧凑和单片型的,能应对快速、高效率给单节大容量电池充电的问题,并与磷酸铁锂等新的化学组成兼容。这样的设备会成为催化剂,能提高采用大容量电池的便携式工业和医疗产品在全球的采用率。

  应对采用单节电池的便携式设备的功率挑战

  尽管上述要求也许看似不可能用单片IC来满足,但是看一下LTC4156吧。LTC4156紧随流行的、基于锂材料的LTC4155而来,是一款大功率、I2C控制、高效率电源通路(PowerPath)管理器、理想二极管控制器和磷酸铁锂(LiFePO4)电池充电器,适用于采用单节电池的便携式应用,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应用。该IC为从各种电源高效率传送高达15W的功率而设计,同时最大限度地降低了功耗,并减轻了热量预算限制。LTC4156的开关电源通路拓扑无缝地管理从两个输入电源,例如交流适配器和USB端口,到设备的可再充电磷酸铁锂电池的功率分配,同时当输入功率有限时,优先向系统负载供电。参见图1。

大容量锂电池使用大功率充电器更安全

图1:LTC4156的典型应用电路

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