技術秘密:大容量磷酸鐵鋰離子電池要一個大功率充電器

患者護理的重要趨勢之一是患者家中遠程監控系統的使用越來越多。造成這種趨勢的原因很明顯:讓病人住院的費用是無法承受的。因此，許多便攜式電子監視系統都包含了射頻收發器，這樣就可以將數據直接發送到醫院監視系統，供醫生進行討論和分析。顯然，這類系統通常由交流電、電池或兩者同時供電。這種冗余是必要的，以確保該系統可以繼續在醫院以外的地方運行。此外，在便攜式醫療診斷設備領域也取得了一些新進展，如醫生和護士隨身攜帶的設備，這些設備在交流電源中斷時使用電池作為重要電源或備用電源。這種系統要高效的電池充電電路。

除了醫療應用，便攜式工業銀行終端，堅固的平板電腦，庫存控制和條形碼掃描儀都要一個大容量電池來減少設備的大小和重量。鋰離子電池是最受歡迎的選擇。然而，快速、準確、安全地給電池充電是一項微不足道的任務。此外，基于鋰的新型化學正極/負極組合已經開發出來，這些組合也正在進入主流市場。這種趨勢的一個例子是，磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池已經出現在許多應用中，與基于鈷的鋰離子/鋰聚合物電池相比，它具有更高的安全性和更長的電池壽命。此外，這種化學電池還具有鈷的鋰離子電池的許多其他優點，包括自放電率較低，元件相對較輕。相比之下，磷酸鐵鋰離子電池除了提高安全性(由于其能夠承受熱失控)和更長的電池壽命外，還具有更高的峰值額定功率，對環境的影響更小。一般的醫療和工業應用都樂于接受較低的單位體積能量密度，以換取更大的安全性和更長的循環壽命。備份要更長的循環壽命和高電流放電能力。

如何獲得更多的能量

許多手持工業或醫療設備的電力架構通常類似于帶有大屏幕的智能手機。一般情況下，由于鋰離子電池單位體積的能量密度(Wh/kg)和單位體積的能量密度(Wh/m3)都很高，所以通常使用3.7v(最終充電電壓或浮動電壓為4.2v)的鋰離子電池作為一次電源。在過去，許多大功率設備使用兩個7.4v(8.4v浮動電壓)鋰離子電池來滿足電力需求，但自從IC推出低成本的5V電源后，越來越多的手持設備選擇了一個低電壓的架構，允許使用一個鋰離子電池。一個典型的便攜式醫療或工業設備有許多功能和一個非常大的(在便攜式設備的情況下)顯示屏。當使用3.7v電池供電時，其容量要以千毫瓦小時計算。為了在幾小時內給這么大的電池充電，要幾安培的充電電流。

然而，即使要如此大的充電電流，當沒有高電流交流電適配器可用時，用戶仍然希望使用USB端口為他們的高能設備充電。為了滿足這一要求，電池充電器必須能夠在高電流(2A)，當ac適配器是可用的，但仍然有效利用從USB端口2.5w到4.5w的電源。此外，集成電路產品要對敏感的下游低壓元件進行維護，以保護它們免受可能由損壞引起的過電壓工作，并有效地將來自USB輸入、ac適配器或電池的大電流引導到負載，以最小化熱形式的功率損失。集成電路是安全處理電池充電算法和監控關鍵系統參數所必需的。

磷酸鐵鋰離子電池的低3.6v啟動和懸浮電壓，使其無法使用標準的鋰離子電池充電器。假如充電不當，可能會對電池造成不可彌補的損害。精確的浮動充電將延長電池壽命。與基于鈷的鋰離子電池相比，LiFePO4電池的優點包括更高的容量能量密度(單位容量)和更低的過早失效風險(假如新電池深度循環過早)。