隨著數字技術的進步，戰場上士兵的背包設計迅速發展。一方面，部隊需要有效的通信和即時訪問戰略信息。另一方面，設備需要在極端條件下存活，同時保持便攜性而不影響性能。

圖1：對于數字戰場上的現代士兵來說，可靠的電子設備同樣重要有效的武器。鋰電池長期以來一直被認為是軍事戰場上便攜式設備的最佳電源。雖然專業的軍用級一次鋰電池不易用于商業用途，但有一些商業級單元被指定用于滿足極端溫度，并且可以用于類似的堅固應用。 Tadiran電池的TL系列就是一個例子。然而，隨著功率密度的增加和成本的降低，可充電鋰電池現在變得更加可行。一個關鍵優勢是它們可以從各種電源進行充電，包括便攜式和可穿戴式太陽能電池板以及其他能量收集源。

電源管理是此類應用中的關鍵問題，軍事系統傾向于使用開關DC/DC轉換技術基于降壓 - 升壓拓撲。這些電源管理技術可以通過利用能量收集顯著轉移到需要電池充電的商業系統。典型解決方案包括凌力爾特公司的LTC3127 DC/DC降壓 - 升壓轉換器和LTC3105 DC/DC轉換器，以及德州儀器的擴展溫度范圍REG71050DDCT開關電容電壓轉換器和BQ24650電池充電控制器。

更輕的鋰電 - 隨著GPS，先進傳感器和無線網絡等技術的發展，現在戰場上部署的軍事人員可以使用的便攜式電子設備種類繁多。越來越多的專用軍用級可穿戴計算設備正在利用商業技術。盡管在背包和現場總部中為士兵使用的堅固耐用的便攜式計算機的開發做出了相當大的努力，但今天的商用智能手機的剪切功能性能具有巨大的吸引力，盡管尚未得到廣泛部署。同時，為士兵的背包充滿電子設備維持電源需要仔細設計和考慮。

低功耗操作和移動充電能力是關鍵考慮因素。在所有電池技術中，鋰已被證明是小巧輕便的，適用于manpack應用。當高性能軍事系統需要時，它們可以快速釋放足夠高的功率。此外，他們可以在長期存儲或休眠活動中維持其充電水平。更重要的是，它們堅固耐用，可在極端溫度下工作，同時在損壞時也不會爆炸或點燃，例如用子彈。

直到最近，充電電池還不適合許多軍事系統，主要是因為他們沒有功率密度，使電池組更大更重。成本也是一個因素。然而，可充電設備的性能已得到改善，并且它們在現在部署的越來越多的便攜式軍用電子系統中被證明特別有用，例如夜視設備，緊急定位信標和基于GPS的跟蹤器，以及便攜式戰術計算機和通信系統。與非可充電電池相比，它們的較短的工作壽命，有限的循環時間和較高的自放電率在某些應用中仍然被認為是不利的，但這些方面的技術也在改進。來自各種電源（如太陽能電池板）的現場充電功能減輕了一些不利因素。

專業從事軍事和其他高性能應用的鋰電池的領先供應商是Tadiran電池。該公司提供多種原型和可充電電池系列，具有各種形狀因數和額定值。這些電池基于鋰亞硫酰氯（Li/SOCI2）化學，通常具有高能量密度，高功率，低鈍化，極低的自放電率，并且重要的是，在擴展的溫度范圍內可靠運行。筒管式結構版本可以承受壓力和沖擊以及溫度的廣泛波動。即使對于可充電電池，使用壽命也可長達15至25年。

該技術據稱是需要低連續電流和/或中等脈沖電流的應用的理想選擇。它們在遠程監控應用，具有挑戰性的環境條件和醫療設備以及軍事設備中得到廣泛應用。雖然專業初級（TLM）和可充電（TLI）軍用電池通常是特殊訂單，但市售TLH系列在-55至125°C的擴展溫度范圍內提供Tadiran成熟的技術。 TLH5903S是標準AA電池，額定電壓為3.6 V，容量為2 Ah。建議的最大連續電流為100 mA，最大脈沖電流能力為200 mA在可再充電鋰電池的軍事應用中將如何廣泛使用仍有待觀察。為了給大型系統供電，它們有可能提供比傳統鉛酸或鎳鎘電池更高的能量密度。但是，它們需要滿足擴展溫度范圍的要求，不僅用于存儲，還用于充電。 Tadiran采用3.6 V AA TLI電池設置高壓，工作溫度范圍為-40至85°C，可提供高達5 A的電流脈沖，并具有5，000次生命周期，相當于20年的使用壽命。重要的是，它們可以與太陽能和其他能量收集設備一起用于充電。

電源管理

在商業領域，用于電池供電產品的太陽能充電器正變得越來越普遍，導致對電源和電池管理電路。在軍事應用中，電池和電源管理至關重要，部分原因是，與許多商業應用不同，電池通常需要在短時間內提供特定的功率水平，而不是穩定的電源供應。監測鋰電池的充電和放電需要仔細考慮，同時需要在尺寸，重量，功率容量（功率）和能量容量（持續時間）之間取得平衡。

軍事電子系統供應商越來越多地轉向復雜的電源管理器，旨在為來自各種來源的任何負載提供所需的電源。這些設備需要管理能量清除，通常實現最大峰值功率跟蹤，然后進行功率轉換，以向諸如無線電和計算機的應用提供恒定，穩定的能量。監控和管理多個電源的輸入和輸出的能力至關重要。這些電源管理器還充當智能儲能控制器，將太陽能引導至電池充電以供以后使用，或者如果太陽能系統中的能量不足，則切換到替代電源。

這些電源管理器的核心是DC/DC轉換器技術，經常利用同步整流技術來減少損耗。對于未知的輸入和輸出電壓，降壓 - 升壓拓撲結構是最受歡迎的，它可以提供95％或更高的整體轉換效率。小尺寸和低功耗對于電源管理電路同樣重要，特別是當集成到便攜式或士兵式可穿戴設備中時。

凌力爾特公司提供LTC3127，一個降壓升壓型DC/DC轉換器，可提供輸出電流高于，低于或等于輸出，輸出電流為1A到穩壓輸出電壓。該器件具有96％的高效同步整流特性，非常適用于采用超級電容器或電池供電的系統，這些電池由輸出電流有嚴格限制的電源供電。

LTC3127的輸入范圍為1.8 V至5.5 V，輸出范圍為1.8 V至5.25 V，兼容USB和單節鋰電池，鎳氫電池或其他電池應用。下面的圖2顯示了鋰離子電池限制為500 mA最大輸入電流的典型應用。該器件結構緊湊，采用十引線DFN或熱增強型十二引線MSOP封裝。它還具有低功耗，即使在突發模式下也只需要35μA的靜態電流，并且關斷電流小于1μA。

圖2：凌力爾特公司的LTC3127降壓 - 升壓型DC/DC轉換器的應用原理圖，用于鋰電池充電電路，作為采用能量收集技術的電源管理系統的一部分。推薦用于太陽能電池/超級電容器充電器的線性電路是LTC3105高效升壓型DC/DC轉換器。該器件的輸入電壓低至225 mV，具有250 mV的啟動能力，重要的是集成的最大功率點控制器（MPPC），是太陽能和光伏電池等替代電源的理想選擇。用戶可編程的MPPC設定點可最大限度地提高從電源中提取的能量。

對此類應用特別有用的附加功能包括輔助供電的6 mA LDO，為外部微控制器提供穩壓軌和主輸出正在充電時的傳感器，以及僅為24μA的IQ的突發模式操作。該電路的工作溫度范圍為-40至85°C，具有低電壓啟動能力，可以提供足夠的功率，使大多數天氣條件下的400 mAh鋰離子電池充滿電。 》一個有用的應用筆記1描述了基于LTC3105的太陽能鋰離子電池充電器電路。

降壓升壓

同時，德州儀器提供適用于未調節輸入電壓的降壓 - 升壓電壓轉換器，如可以在包括鋰離子的電池中找到。 REG71050是一款開關電容電壓轉換器，可接受從低于輸出電壓的輸入電壓，同時確保輸出保持穩定。據稱它可以在升壓或降壓應用中同樣有效，在設備內進行自動模式切換。不需要電感器，因為該器件可提供低EMI DC/DC轉換，并可自動降低輸出電壓紋波和輸入電流紋波。高開關頻率（1 MHz）允許使用小型表面貼裝電容器TI推出了類似的電池充電控制方法，使用其BQ24650進行了太陽能優化。這款高度集成的開關模式電池充電控制器通過其MPPC功能提供輸入電壓調節，當輸入降至編程電平以下時，可降低充電電流。當輸入由太陽能電池板供電時，輸入調節回路降低充電電流，使太陽能電池板可以提供最大功率輸出。

采用恒定頻率，同步PWM控制器提供高精度電流和電壓調節，充電預處理，充電終止以及有用的充電狀態輸出以進行監控。如果電池電壓低于內部閾值，則設備將自動重啟充電周期;當輸入電壓低于電池電壓時，設備將進入低靜態電流（《15μA）休眠模式。《2.1》 2.1 V電池支持電壓反饋至26 V，包括鋰離子/聚合物和LiFePO 4。這款微型低功耗器件適用于各種太陽能電池充電應用，包括便攜式手持設備和遠程監控站。

圖3：TI的BQ24650EVM -639評估板用于其同步開關模式太陽能電池充電控制器設備。

設計人員可能有興趣使用TI評估板BQ24650 EVM-639試用BQ24650，其中包括控制器設備，可編程電阻， LED指示燈用于充電狀態，測試點和簡易探頭連接以及跳線。還提供了描述性的用戶指南2。