L-arkitettura tal-enerġija ta 'ħafna apparati industrijali jew mediċi ħafna drabi hija simili għal dik ta' smartphone ta 'wiri kbir. Tipikament, 3.7V (ċarġ finali jew vultaġġ "float" ta '4.2V) Li-Ion intuża bħala s-sors ewlieni tal-enerġija minħabba d-densità għolja ta' enerġija tiegħu għal kull unità ta 'piż (Wh / kg) u densità tal-enerġija għal kull unità ta' volum (Wh / m3). Fil-passat, ħafna apparati ta 'qawwa għolja użaw żewġ batteriji Li-Ion ta' 7.4V (vultaġġ float 8.4V) Li-Ion biex jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-enerġija, iżda minħabba d-disponibbiltà ta 'ġestjoni tal-enerġija 5V rħisa, aktar u aktar apparati li jinżammu fl-idejn jużaw arkitettura ta' vultaġġ aktar baxx, li jagħmilha possibbli li tuża batterija Li-Ion b'ċellula waħda. Apparat mediku jew industrijali tipiku portabbli għandu ħafna funzjonijiet u skrin tal-wiri kbir ħafna (għal apparat portabbli). Meta taħdem b'batterija 3.7V, il-kapaċità tagħha għandha titkejjel f'eluf ta 'sigħat ta' milliwatt. Sabiex tiċċarġja batterija daqshekk kbira fi ftit sigħat, huwa meħtieġ kurrent tal-iċċarġjar ta 'diversi amps.
Il-vultaġġ baxx float 3.6V tal-batteriji LiFePO4 jipprevjeni l-użu ta 'Li-Ion standard. Iċċarġjar mhux xieraq jista 'jikkawża ħsara irreparabbli lil din il-batterija. Iċċarġjar preċiż tal-vultaġġ float jestendi l-ħajja tal-batterija. Il-vantaġġi tal-batteriji LiFePO4 meta mqabbla mal-batteriji tal-jone tal-litju bbażati fuq il-kobalt jinkludu densità ta 'enerġija volumetrika ogħla u inqas suxxettibbli għal falliment prematur.
Ir-restrizzjonijiet ewlenin tad-disinn huma miġbura fil-qosor kif ġej:
Batteriji ta 'kapaċità għolja jeħtieġu kurrent ta' ċċarġjar għoli u effiċjenza għolja
Ħafna applikazzjonijiet portabbli, inkluż tagħmir industrijali u mediku, jeħtieġu l-konvenjenza ta 'ċċarġjar kompatibbli mal-USB
Il-batteriji LiFePO4 għandhom rekwiżiti speċjali ta 'ċċarġjar, jiġifieri vultaġġ float aktar baxx, u għandhom xi vantaġġi ta' kumdità fuq batteriji Li-Ion
Kwalunkwe soluzzjoni IC diskussa hawn fuq li tissodisfa dawn ir-restrizzjonijiet tad-disinn għandha tkun kompatta u monolitika, kapaċi li tiċċarġja malajr u effiċjenti ta 'batteriji ta' kapaċità għolja b'ċellula waħda, u kompatibbli ma 'kimiċi ġodda bħall-fosfat tal-ħadid tal-litju. Apparat bħal dan jista' jkun katalist biex tiżdied l-adozzjoni globali ta' prodotti industrijali u mediċi portabbli b'batteriji ta' kapaċità għolja.
Nindirizzaw l-Isfidi tal-Enerġija ta 'Apparat li Jista' Jinġarr bl-Użu ta 'Batteriji b'Ċellula Waħda
Filwaqt li r-rekwiżiti ta 'hawn fuq jistgħu jidhru impossibbli li jintlaħqu ma' IC monolitiku, agħti ħarsa lejn l-LTC4156. LTC4156 isegwi l-LTC4155 popolari bbażat fuq il-litju u huwa maniġer powerPath™ ta 'qawwa għolja, ikkontrollat mill-I2C, ta' effiċjenza għolja, kontrollur ideali u ċarġer tal-batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFePO4) għal applikazzjonijiet portabbli bl-użu ta 'batteriji ta' ċellula waħda, bħal tagħmir mediku u industrijali portabbli, tagħmir ta 'riżerva, u applikazzjonijiet li jaħdmu bil-batterija ta' densità għolja ta 'qawwa. L-IC huwa mfassal biex iwassal b'mod effiċjenti sa 15W ta 'enerġija minn varjetà ta' provvisti ta 'enerġija, filwaqt li jimminimizza l-konsum tal-enerġija u jtaffi r-restrizzjonijiet tal-baġit termali. It-topoloġija pass-through tal-LTC4156 timmaniġġja bla xkiel id-distribuzzjoni tal-enerġija minn żewġ sorsi ta 'input, bħall-adapter AC u l-port USB, għall-batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju rikarikabbli tal-apparat, filwaqt li tagħti prijorità lill-enerġija għat-tagħbija tas-sistema meta l-qawwa tad-dħul hija limitata. Ara l-Figura 1.
Figura 1: Ċirkwit ta 'applikazzjoni tipiku għall-LTC4156
Minħabba l-iffrankar tal-enerġija, l-LTC4156 jippermetti li l-kurrent tat-tagħbija tal-ħruġ jaqbeż il-kurrent miġbud mill-provvista tad-dħul, u b'hekk jimmassimizza l-użu tal-enerġija disponibbli biex jiċċarġja l-batterija mingħajr ma jaqbeż l-ispeċifikazzjoni tal-provvista tad-dħul. Pereżempju, meta taħdem b'adapter AC 5V / 2A b'10W ta 'enerġija disponibbli, ir-regolatur tal-iswiċċjar tal-IC jista' jwassal b'mod effiċjenti aktar minn 85% tal-enerġija disponibbli, jipprovdi sa ~ 2.4A ta 'kurrent tal-iċċarġjar, u jiċċarġja aktar malajr. B'differenza mill-ċarġers tal-batterija tal-iswiċċjar komuni, l-LTC4156 fih tħaddim immedjat biex jiżgura li l-enerġija tkun disponibbli hekk kif is-sistema tkun imdaħħla, anke meta l-batterija tkun skarikata profondament. Peress li jappoġġja uSBOTG (On-the-Go), jista 'min-naħa tiegħu jipprovdi provvista ta' enerġija 5V lill-port USB mingħajr ebda komponenti addizzjonali.
Il-ċarġer awtonomu tal-batterija LiFePO4 awtonomu b'ċellula waħda li jidher sħiħ tal-LTC4156 jista 'jwassal sa 3.5A ta' kurrent ta 'ċarġ bi 15-il settings attwali ta' ċarġ li jistgħu jintgħażlu mill-utent. Il-ċarġer jinkludi ċċarġjar awtomatiku, sejbien ħażin tal-batterija, tajmer tas-sigurtà programmabbli, iċċarġjar kwalifikat f'temperatura kkontrollata, indikazzjoni / terminazzjoni programmabbli ta 'tmiem il-ħlas, u interrompi programmabbli. L-LTC4156 huwa ppakkjat fi profil baxx (0.75mm) pakkett 28-pin 4mmx5mmQFN u huwa garantit li jopera fuq il-firxa tat-temperatura -40C sa 125C.
Regolatur tal-Iswiċċjar Intern b'Effiċjenza Għolja
Ir-regolatur tal-iswiċċjar tal-LTC4156 jopera bħal transformer, li jippermetti li l-kurrent tat-tagħbija f'VOUT jaqbeż il-kurrent miġbud mill-provvista tal-input, u l-abbiltà li tiċċarġja kompletament il-batterija bl-enerġija disponibbli titjieb ħafna meta mqabbla ma 'ċarġers tipiċi tal-modalità lineari. L-eżempji preċedenti juru kif l-LTC4156 jista 'jiċċarġja b'mod effiċjenti sa 3.5A, li jippermetti veloċitajiet tal-iċċarġjar aktar mgħaġġla. B'differenza mill-ċarġers tal-batterija tal-iswiċċjar ordinarju, l-LTC4156 fih tħaddim immedjat biex jiżgura li l-enerġija tkun disponibbli għas-sistema hekk kif tkun imdaħħla, anke meta l-batterija tkun mejta jew skarikata profondament.
Figura 2: LTC4156VOUT Effiċjenza vs Kurrent tat-Tagħbija
Aktar sikur għall-batteriji
Huwa importanti li tissorvelja s-sigurtà tal-batterija meta tiċċarġja malajr il-batterija. Meta t-temperatura tal-batterija tinżel taħt iż-0C jew titla ' 'l fuq minn 60C (kif imkejjel b'termistor NTC b'koeffiċjent tat-temperatura negattiv estern), l-LTC4156 iwaqqaf awtomatikament l-iċċarġjar. Minbarra din il-karatteristika awtonoma, l-LTC4156 jipprovdi konvertitur analogu għal diġitali fuq skala estiża ta '7-bit (ADC) biex jimmonitorja t-temperatura tal-batterija b'riżoluzzjoni ~ 1C (ara l-Figura 3). Dan l-ADC, flimkien mal-4 settings tal-vultaġġ float disponibbli u 15-il settings tal-kurrent taċ-ċarġ tal-batterija, jistgħu jintużaw biex jinbnew algoritmi ta 'ċarġ tad-dwana bbażati fuq it-temperatura tal-batterija.
Figura 3: 7-bit termistor ADC li turi l-punti tal-vjaġġ ta 'temperatura LTC4156 issettjat minn qabel
Għal ħafna applikazzjonijiet portabbli bħal PCs tablet jew skaners tal-barcode industrijali, il-ġestjoni ta 'żewġ inputs (eż. adapter USB u AC) hija biżżejjed. Madankollu, id-disinjaturi tal-apparat portabbli qegħdin kontinwament ifittxu modi kif jiċċarġjaw batteriji minn kwalunkwe sors ta 'enerġija disponibbli. Il-multiplexer b'żewġ input tal-LTC4156, multiplexer prijoritarju jagħżel b'mod awtonomu l-aktar input xieraq (adapter AC jew USB) ibbażat fuq prijorità definita mill-utent (il-prijorità awtomatika hija l-input tal-adapter). Ċirkwit ta 'protezzjoni ta' vultaġġ żejjed (OVP) jipproteġi ż-żewġ inputs simultanjament minn ħsara kkawżata minn vultaġġi għoljin jew b'lura applikati aċċidentalment. Il-kontrollur tad-dijodu ideali tal-LTC4156 jiggarantixxi li qawwa suffiċjenti hija dejjem disponibbli għal VOUT anke jekk il-qawwa tad-dħul mhix biżżejjed jew ineżistenti. Biex timminimizza t-tnixxija tal-batterija meta l-apparat ikun imqabbad ma 'port USB fil-modalità ta' sospensjoni, LDO jitqiegħed bejn VBUS u VOUT biex jipprovdi l-applikazzjoni b'kurrent ta 'sospensjoni USB permess. Biex telimina t-tnixxija tal-batterija waqt il-manifattura u l-bejgħ, il-karatteristika "vapur u maħżen" tkompli tnaqqas il-kurrent ta 'backup tal-batterija diġà baxx għal kważi żero.
Fl-aħħarnett, l-LTC4156 huwa kompletament kompatibbli mal-verżjoni Li-Ion LTC4155, li tippermetti l-flessibilità u l-konvenjenza tal-kimiċi tal-batterija tal-aħħar minuta mingħajr il-ħtieġa ta 'arranġamenti mill-ġdid ta' żona kbira.
bħala konklużjoni
Għal tagħmir industrijali u mediku portabbli ġdid, ix-xogħol tad-disinjatur huwa estremament ta 'sfida, speċjalment meta tkun involuta l-enerġija. Il-funzjonijiet mitluba mill-intrapriża jeħtieġu dejjem aktar enerġija u, bħala riżultat, batteriji akbar. Fl-istess ħin, in-nies jeħtieġu konvenjenza u jridu jiċċarġjaw dawn il-batteriji bi kwalunkwe sors ta 'enerġija. Il-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju qed isiru l-għażla mainstream minħabba s-sigurtà inerenti tagħhom, vultaġġ baxx ta 'float, ħajja itwal taċ-ċiklu, rata aktar baxxa ta' awto-discharge, u piż relattivament ħafif. Iżda bħal kull batterija rikarikabbli, il-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju għandhom jiġu ttrattati b'attenzjoni. Filwaqt li dawn ix-xejriet fil-provvisti tal-enerġija portabbli ħolqu sfidi tad-disinn, l-LTC4156 jagħmel l-affarijiet ħafna aktar faċli. F'sistemi ta 'vultaġġ baxx, l-LTC4156 b'mod effiċjenti jagħti sa 3.5A ta' kurrent ta 'ċarġ filwaqt li jipprovdi prestazzjoni għolja u karatteristiċi ta' sigurtà.
