病患照護領域其中一項關鍵趨勢，就是越來越多病患在自己家中使用遠端監視系統。造成此趨勢的塬因顯而易見－病患留院治療的成本貴到讓很多民眾無力負擔。因此，許多可攜式電子監視系統結合了射頻發送器，能把資料直接傳送到醫院內的監管系統，并交給相關人員檢視與分析。這些種類的系統通常裼媒渙韉繾魑重要電源，亦可使用電池供電，或插電M電池兩用的設計。冗余的電源設計是絕對必要的，如此才能在沒有電源插座的地方確保裝置仍能持續運作。此外，可攜式醫療診斷裝置的最新發展產品，例如醫生與護士隨身攜帶的裝置，它們都裼玫緋刈魑重要電力來源，或當停電時尚能以電池作為備援的電源。這些類型的系統要一個高效率的電池充電器電路。

除了醫療應用之外，包括如可攜式銀行交易終端機、強固型平板電腦、存貨控管與條碼掃瞄裝置，都要大容量的單顆電池來減少體積與重量。各種鋰離子電池仍舊是最受歡迎的選擇。但這些電池想要快速充電，必須解決精市雜氚踩性兩大棘手難題。此外，業界持續開發出全新的鋰基化學材料的陽極M陰極組合，并將產品導入主流市場。因此，許多應用開始裼昧姿犸鐵（LiFepO4）電池芯，因為它們供應勝過鈷鋰離子M聚合物電池芯的安全性及更長的L期壽命。這類化學材料亦供應鈷基鋰離子電池芯的其他優點，包括低自放電率及相對較低的重量。

除了改進安全性（比較能防止電池熱變形的問題）及更長的L期壽命之外，磷酸鋰鐵電池還供應相對較高的尖峰功率，而且出現的環境污染也較少。醫療與工業應用通常愿意接受磷酸鋰鐵電池較低的容積能量密度，以換取更高的安全性與L期壽命。各種備援應用要求更高的L期壽命，而且能夠進行高電流的放電動作。

如何獲得更多電力

許多掌上型工業或醫療裝置的電源架構，通常很類似搭載大螢幕的智慧型手機。一般而言，會使用一個3.7V（4.2V最后充電或浮動電壓）鋰離子電池作為主電源，因為它們具有高重量（Wh/kg）與容積（Wh/m3）單位的能量密度。過去，許多高功率裝置都使用一個雙顆7.4V（8.4V浮動電壓）鋰離子電池來滿足電源需求，但自從市面上出現平價5V電源管理IC，促使越來越多掌上型裝置改窠系偷繆溝募芄梗以便讓產品能使用單顆鋰離子電池。典型的可攜式醫療或工業裝置都會搭載可觀的功能，并搭配超大尺跡ㄓ迷誑尚式裝置）螢幕。當使用3.7V電池作為電源，容量必須達到數千微安培-小時。要在短短數小時內為這類電池充飽電，必須使用數安培的高電流才能進行快充。

然而，即使當找不到能供應高電流的墻式電源轉接器，使用者會想利用USB埠來為自己的高功率裝置充電。為滿足這些需求，電池充電器必須能在找不到電源可用時仍能以高電流（超過2安培）來進行充電，并且還能有效率地利用USB埠供應2.5至4.5瓦的電力。

此外，產品必須保護敏感的下行低電壓元件，防止因過壓狀況導致受損，并將高電壓直接傳導到USB輸入端的負載、墻式電源轉接器、或是電池，藉以把因發熱導致的電力損失減至最小。在此同時，許多必須安全地管理電池充電演算法，以及監視各項關鍵的系統參數。

由于鋰離子磷酸電池裼媒系偷3.6V浮充電壓，因此排除了使用標曙離子電池充電器的可能性。若沒有正確充電，可能對電池造成無法彌補的損壞。精實母〕淶繆鉤淶緲裳映さ緋氐氖倜。LiFepO4磷酸鋰鐵相較于鈷基鋰離子電池的優勢包括較低的容積能量密度（每單位容積的儲電量），以及若新電池過早深循環則有可能永久損壞。

歸納關鍵的設計限制因素：

高容量電池要用高電流充電以及要求高效率

包括工業與醫療在內的許多可攜式應用，可供應USB相容的便利充電功能

鋰離子磷酸電池有較低浮充電壓的特殊充電要求，但仍供應許多超越鋰離子電池的好處

任何IC解決方法想因應上述的設計限制因素，就必須具備微型化與單片結構等特點，不僅能快速有效率地對單蕊電池進行充電，還得相容于各種現代的電池化學材料，例如像磷酸鋰鐵。這樣的元件將扮演催化劑的角色，促使全球市場衲紗鈐卮筧萘康緋氐目尚式工業與醫療產品。解決單蕊電池可攜式裝置的電力挑戰

想透過單一IC來達到上述要求，這樣的任務看似幾乎不可能達成，這時您可考慮LTC4156。延續鋰離子型LTC4155的腳步，新推出的LTC4156是一款高功率、以I2C介面來控制的高效率powerpath管理器，適合作為各種單電池可攜式應用的二極體控制器與磷酸鋰鐵（LiFepO4）電池充電器，例如可攜式醫療與基礎建設裝置、備援裝置、以及以高能量密度電池供電的應用。

這款IC設計用來從各種電源有效率地傳送15瓦的電力，并將功耗減至最小，并排除熱預算方面的限制。LTC4156的切換式powerpath架構能無縫地管理兩個輸入電源的電力分配，而且當輸入電源有限時，能優先為系統供應電力。請見圖1所示。

由于省下許多電力，LTC4156讓輸出負載電流超越輸入電源汲取的電流，為充電中的電池供應最多的可用電力，而且不會超出輸入電源的供應規格。例如，當從一個5伏特、2安培的墻式電源轉接器供電時，IC的交換式電壓轉換器能讓10瓦的可用電力達到超過85％的高效轉換率，供應2.4安培的充電電流，進而達到更快的充電時間。不同于一般交換式電池充電器，LTC4156具備即時啟動的運作模式，確保即使是深度放電后的電池，在插上插座的瞬間系統就有電源供電。USBOTG支援功能，不需任何額外的元件就能向USB埠傳送5伏特的電力。

LTC4156的自我管理式全功能單芯磷酸鋰鐵電池充電器，能搭配15種使用者自選的充電電流設定，最高支援3.5安培的充電電流。充電器內含自動充電、偵測損壞電池蕊、可設定的安全計時器、具熱敏電阻的溫度合格充電、可設定的充電完畢指示M終止以及可設定的中斷出現等。

高效率的內部交換式轉換器

LTC4156的交換式電壓調整器扮演變壓器的功能，讓VOUT上的負載電流超過輸入端電源汲取的電流，而且相較于典型的線性模式充電器，大幅新增電池充電器可利用的電力。先前的例子顯示LTC4156最高能使用3.5安培的電流進行快速充電，帶來更快的充電時間。不同于一般的交換式電池充電器，LTC4156具有瞬間啟動的運作模式，即使電池損壞或經過深層放電，也能確保系統電力的可用性。如圖2所示。

更安全的電池

當高速對電池充電時，務必要監視電池的安全性。當電池溫度下降到攝氏0度以下，或是升高到超過攝氏60度（透過外部負溫度S數NTC感溫電阻來測溫），LTC4156就會自動停止充電。除了這項自我管理功能之外，LTC4156還供應一個7位元拓展標度的類比至數位轉換器（ADC）用來監視電池溫度，并供應約攝氏1度的解析度（如圖3所示）。再加上4種可用的浮充電壓設定以及15種電池充電電流設定，這款ADC能用來根據電池溫度建立客u化的充電演算法。

我們可利用一個簡單的2線式I2C埠來存取NTCADC結果，藉以調整充電電流與電壓設定。通訊R流排則讓LTC4156能指示額外的狀態資訊，例如輸入電源狀態、充電器狀態、以及故障狀態。USBOTG支援功能，無須用到額外的元件就能把5伏特電源傳回到USB埠。

支援兩種電源輸入（例如USB與墻式電源轉接器），關于如平板電腦或工業條碼掃瞄機在內的許多可攜式應用已經足夠。但可攜式裝置的設計師仍持續尋找各種方法，利用任何可取得的電源來為電池充電。LTC4156的雙輸入式優先權限多工器能自動選擇最適合的輸入電源，并根據使用者預設的優先順序進行選擇（預先的優先順序會傳送到變壓器的輸入端）。過壓保護（OVp）電路會同時保護兩個輸入端，防止因意外導入過高的電壓或逆電壓而造成損壞。LTC4156的理想二極體控制器能保證即使當輸入電源不足或缺乏時，VOUT也永遠能有充裕的電力供應。為了在裝置連結休眠中的USB埠時能可能降低電池的耗電，配置在VBUS到VOUT之間的LDO元件，能為應用供應USB休眠模式電流。為了完全消除產品從出廠到售出這段期間的電池電力消耗，出貨與庫存模式功能，能把已經極低的電池待機電流降低到接近于零的程度。

結論

現今可攜式工業與醫療裝置的產品設計師面對極艱的任務－尤其是在供電方面。各領域的公司不斷要求各種功能，這些都要更多的電力，因而必須搭配更大的電池。此外，顧客希望能利用任何可取得的電源，享受便利的電池充電功能。磷酸鋰鐵電池逐漸成為主流選擇，因為它們天生具有安全、低浮動電壓、更長的L期壽命、低自放電率、以及相對較輕等優點。但它們和任何可充式電池相同，處理時都必須小心謹慎。可攜式電源的趨勢包括各種設計上的挑戰，LTC4156讓業者的工作變得更為簡單。在低電壓系統方面，LTC4156有效率地供應最高3.5安培的電流，以及各種高效能與安全方面的特性。