鉅大LARGE | 點擊量:1490次 | 2019年07月01日
磷酸鐵鋰電池怎樣得到更大的功率
患者護理范疇的首要趨勢之一,是在患者家中越來越多地運用遠程監(jiān)督體系。出現(xiàn)這種趨勢的原因很明顯,讓患者住在醫(yī)院的費用太高了,令人難以承受。因此,許多這類便攜式電子監(jiān)督體系納入了RF收發(fā)器,以便數(shù)據(jù)能直接發(fā)到醫(yī)院中的督查體系中,供醫(yī)師研討和剖析之用。明顯,這類體系一般由AC電源、電池或一同由二者供電。為了保證在除醫(yī)院之外的其他地址運用時,體系能接連作業(yè),這種冗余性是必要的。此外,在便攜式醫(yī)療確診設備范疇取得了許多新的發(fā)展,例如醫(yī)師和護理處處帶著的設備,都將電池作為主電源,或?qū)㈦姵刈鳛閭浞蓦娫矗苑繟C電源中斷。這類體系需求高效率電池充電電路。
除了醫(yī)療運用,便攜式工業(yè)銀行終端、堅固耐用的平板電腦、庫存操控和條碼掃描設備等都需求單節(jié)大容量電池,以減小外形尺寸和分量。根據(jù)鋰資料的電池一貫是最盛行的選擇。但是,要快速、準確和安全地給這類電池充電,卻不對錯微乎其微的事情。此外,人們一貫在開發(fā)新的、根據(jù)鋰的化學陽極/陰極組合,這類組合也在不斷地面向干流商場。這種趨勢的一個比如是,磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池已在許多運用中鋒芒畢露,與根據(jù)鈷的鋰離子/鋰聚合物電池比較,磷酸鐵鋰電池可供給更高的安全性和更長的電池壽數(shù)。并且這種化學組成的電池還一同具有根據(jù)鈷的鋰離子電池所具有的其他許多優(yōu)勢,包含較低的自放電速率和相對較輕的分量。比較之下,除了改善安全性(因為具有抗“熱失控”才能)及延伸電池循環(huán)壽數(shù)之外,磷酸鐵鋰電池具有更高的峰值功率額定值,對環(huán)境影響更小。一般醫(yī)療和工業(yè)運用愿意承受磷酸鐵鋰電池更低的單位體積能量密度,以溝通更高的安全性和更長的周期壽數(shù)。備份運用需求更長的周期壽數(shù),且要能以大電流放電。
怎樣得到更大的功率
許多手持式工業(yè)或醫(yī)療設備的電源架構常常與大顯示屏智能手機的電源架構類似。一般情況下,3.7V(終究充電或“浮置”電壓為4.2V)鋰離子電池一貫用作主電源,因為其單位分量能量密度(Wh/kg)和單位體積能量密度(Wh/m3)很高。過去,許多大功率設備運用兩節(jié)7.4V(8.4V浮置電壓)鋰離子電池,以滿足功率要求,但是因為價格低廉的5V電源處理IC的上市,越來越多的手持式設備選用了更低電壓的架構,這使得能夠運用單節(jié)鋰離子電池。典型的便攜式醫(yī)療或工業(yè)設備具有許多功用和非常大(就便攜式設備而言)的顯示屏。當用3.7V電池供電時,其容量有必要以數(shù)千毫瓦小時計。為了用幾小時給這么大容量的電池充電,就需求幾安培的充電電流。
不過,即便需求這么大的充電電流,在沒有大電流溝通適配器可用時,用戶仍然想用USB端口給他們的大功率設備充電。為了滿足這種要求,當有溝通適配器可用時,電池充電器有必要能以大電流(》2A)充電,但是仍然能高效率地運用USB端口可供給的2.5W至4.5W功率。此外,該IC產(chǎn)品需求保護活絡的下流低壓組件,使它們免受可能由損壞導致的過壓事情的影響,并高效率地將大電流從USB輸入、溝通適配器或電池引導到負載,以最大極限地削減以熱量方式損失的功率。一同,該IC有必要安全地處理電池充電算法,并監(jiān)督要害的體系參數(shù)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
磷酸鐵鋰電池較低的3.6V起浮電壓導致無法運用標準的鋰離子電池充電器。假設充電不妥,就有可能對這種電池造成無法批改的損壞。準確的起浮電壓充電將延伸電池的壽數(shù)。與根據(jù)鈷的鋰離子電池比較,LiFePO4電池的利益包含體積能量密度(每單位體積的容量)較高,并且不容易過早地出現(xiàn)毛病(倘若新電池過早地“深度循環(huán)”)。
首要規(guī)劃束縛總結(jié)如下:
·大容量電池需求大的充電電流和高效率
·許多便攜式運用,包含工業(yè)和醫(yī)療設備,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
上面評論的任何滿足這些規(guī)劃束縛的IC解決方案都有必要是緊湊和單片型的,能應對快速、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組成兼容。這樣的設備會成為催化劑,能前進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。
應對選用單節(jié)電池的便攜式設備的功率挑戰(zhàn)
盡管上述要求或許看似不行能用單片IC來滿足,但是看一下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?)處理器、志向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)電池的便攜式運用,例如便攜式醫(yī)療和工業(yè)設備、備份設備和高功率密度電池供電運用。該IC為從各種電源高效率傳送高達15W的功率而規(guī)劃,一同最大極限地降低了功耗,并減輕了熱量預算束縛。LTC4156的開關電源通路拓撲無縫地處理從兩個輸入電源,例如溝通適配器和USB端口,到設備的可再充電磷酸鐵鋰電池的功率分配,一同當輸入功率有限時,優(yōu)先向體系負載供電。
對電池而言更安全
在對電池快速充電時,監(jiān)督電池的安全性是很重要的。當電池溫度降至低于0°C或升至高于60°C時(如一個外部負溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻所測得的那樣),LTC4156會主動中止充電。除了這一自主性功用,LTC4156還供給一個擴展標度的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。這個ADC與4個可用的浮置電壓設置和15個電池充電電流設置相結(jié)合,可用來建立根據(jù)電池溫度的定制充電算法。