技術(shù)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(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)視系統(tǒng)都包含了射頻收發(fā)器，這樣就可以將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到醫(yī)院監(jiān)視系統(tǒng)，供醫(yī)生進行討論和分析。顯然，這類系統(tǒng)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(tǒng)可以繼續(xù)在醫(yī)院以外的地方運行。此外，在便攜式醫(yī)療診斷設(shè)備領(lǐng)域也取得了一些新進展，如醫(yī)生和護士隨身攜帶的設(shè)備，這些設(shè)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(tǒng)要高效的電池充電電路。

除了醫(yī)療應(yīng)用，便攜式工業(yè)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(shè)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(wù)。此外，基于鋰的新型化學正極/負極組合已經(jīng)開發(fā)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(jīng)出現(xiàn)在許多應(yīng)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(yōu)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(huán)境的影響更小。一般的醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)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(huán)壽命。備份要更長的循環(huán)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(yè)或醫(yī)療設(shè)備的電力架構(gòu)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(shè)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(shè)備選擇了一個低電壓的架構(gòu)，允許使用一個鋰離子電池。一個典型的便攜式醫(yī)療或工業(yè)設(shè)備有許多功能和一個非常大的(在便攜式設(shè)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(nèi)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(shè)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(chǎn)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(dǎo)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(jiān)控關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)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(yōu)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(huán)過早)。