新型USB電源解決方案

為了簡(jiǎn)化從電池或USB電纜吸取功率的工作，凌力爾特公司提供了多款器件。這些器件可對(duì)AC適配器、USB 電纜和鋰離子電池之間的功率流進(jìn)行無縫管理，并維持與USB電源規(guī)范的相符性。當(dāng)電池容量增加時(shí)，電池充電器必須通過穩(wěn)定地提升效率來與之保持同步，以最大限度地減少熱問題和充電時(shí)間。基于USB的電池充電器必須從USB獲取盡可能多的功率，而且，為了滿足當(dāng)今功率密集型應(yīng)用嚴(yán)格的空間和熱約束條件，這種功率吸取過程必須高效地完成。

LTC3555把一個(gè)USB開關(guān)電源管理器和電池充電器與三個(gè)同步降壓型穩(wěn)壓器和一個(gè)LDO整合在一起，以在一個(gè)小外形(4mm x 5mm)封裝中提供一款完整的電源解決方案(圖1)。這款恒定電流、恒定電壓鋰離子/聚合物電池充電器運(yùn)用了Bat-Track功能，通過產(chǎn)生一個(gè)自動(dòng)跟蹤電池電壓的輸入電壓，以最大限度地提高電池充電器的效率 (見下文)。一個(gè)I2C串行接口使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師擁有了對(duì)充電器和DC/DC降壓型穩(wěn)壓器進(jìn)行全面控制的能力，旨在對(duì)眾多應(yīng)用中不斷變化的工作模式實(shí)現(xiàn)最大的適應(yīng)性。

圖 1：一體化 USB 電源解決方案集成了開關(guān)電源管理器、電池充電器、三個(gè)同步降壓型穩(wěn)壓器和 LDO

開關(guān)電源通路控制器最大限度地增加

系統(tǒng)負(fù)載的可用功率 LTC ®3555 在早幾代 USB 電池充電器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了 改進(jìn)，增加了一些新的功能。它采用了一種專有開關(guān) 電源管理器，能夠以盡可能高的效率從一個(gè)電流受限 的 USB 端口吸取功率，同時(shí)保持與平均輸入電流規(guī) 格的相符性。它利用其 Bat-Track 功能最大限度地減 少了線性充電器中的功率損失。

第一代 USB 應(yīng)用直接在 USB 端口和電池之間實(shí)現(xiàn)電 流受限的電池充電器，此時(shí)由電池電壓來給系統(tǒng)供 電。這被稱為電池饋電系統(tǒng)。在電池饋電系統(tǒng)中， 可用系統(tǒng)功率為 IUSB • VBAT，因?yàn)?VBAT 是系統(tǒng)負(fù)載 僅有的可用電壓。當(dāng)電池電壓很低時(shí)，幾乎一半的 可用功率將在線性電池充電器元件的內(nèi)部作為熱量 而被消耗掉。

第二代 USB 充電器在 USB 端口和電池之間產(chǎn)生了 一個(gè)中間電壓。這種中間總線電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被稱為PowerPath™系統(tǒng)。在 PowerPath IC 中，於 USB 端口和中間電壓之間布設(shè)了一個(gè)電流限制開關(guān)。中間電壓 VOUT 負(fù)責(zé)給線性電池充電器和系統(tǒng)負(fù)載供電。通過采用中間總線電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得電池與系統(tǒng)負(fù)載隔離，同時(shí)可有效地執(zhí)行充電操作。由於一旦電源被加至電路，中間電壓即可供系統(tǒng)負(fù)載之用 (這與電池的狀態(tài)無關(guān))，因此 PowerPath 系統(tǒng)具有一個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)，就是“即時(shí)接通”。在 PowerPath 系統(tǒng)中，可以把 USB 端口所提供的 2.5W 可用功率中的更多功率輸送至系統(tǒng)負(fù)載，只要不超過輸入電流限值即可。雖然 PowerPath 系統(tǒng)在電池饋電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，不過，如果電池電壓很低，則仍然可能有大量的功率會(huì)在線性電池充電器元件中被損失掉。

LTC3555 是首款面市的第三代 USB PowerPath 充電器 IC。這些 PowerPath 器件從一個(gè)符合 USB 規(guī)范的降壓型穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個(gè)中間總線電壓，在電池電壓范圍內(nèi)，該電壓將被調(diào)節(jié)至一個(gè)固定值 (Bat-Track 功能)。已調(diào)中間電壓剛好高至足以允許通過線性充電器進(jìn)行正確的充電操作。通過以這種方式來跟蹤電池電壓，線性電池充電器中的功率損失被減至最低，效率得以提升，而且負(fù)載的可用功率實(shí)現(xiàn)了最大化。