在很多手持裝置中,用流行的可重新充電的化學單節鋰離子電池提供最長的運行時間。但產品中的多種電源、多電源電壓需要最佳效率和在非常有限空間內復雜的電源管理。
這些因素驅動手機用高集成度電 源管理IC的發展。數碼相機、PIA、MP3播放機、GPS接收機和其他單節鋰離子應用也需要集成電源管理設計。
Linear公司的LTC3455是帶USB電源管理器和鋰離子電池充電器的雙dc-dc轉換器,能滿足上述的要求。它把從前需要5個或更多芯片實現的幾個功能結合在一起,能執行電源選擇、電池充電、2級dc-dc變換和熱交換控制。此外,它還具有低電池指示器。它是采用24引腳QFN封裝(4×4mm)。
不像其他變換器那樣,LTC3455可選擇和處理來自合適電源的電壓。若存在ac適配器,則芯片從適配器獲得電源。否則,它從USB端口獲得電源,而假若沒有連接任何的電源,則IC從電池獲得電源。
芯片不僅僅選擇ac或USB電源。實際上是用這些電源直接給所用器件供電。所選擇的輸入電源路由到輸出,提供1個電源電壓并輸出到芯片的2個dc-dc變換器和熱交換控制器,產生另外的3個電源電壓。
LTC3455電源供給不同于已有的在電池和電源管理IC中實現的充電器饋入系統。在這種充電器饋入系統中,外部電源不直接供電負載,而是用適配器或USB端口來充電電池,然后供電給負載。若電池深深地處于放電狀態,則負載獲得電源將有1個延遲時間。這是因為不可能從電池獲得電源,直到電池得到所需的最小量電荷為止。
LTC3455消防了這種延遲,所以在播入ac或USB電源之后,即可立即給手持裝置供電。另外,芯片將處理任何不被負載用的可用電源,并用它對電池充電。
這兩個優點(消除充電延遲時間)同時電池充電和負載供電)延長了電池的有效運行時間。每當ac或USB電源有效時,這種電源管理技術也會增加效率。在這些實例中,消除了不必要的電源變換級(即電池充電)。
開發LTC3455的關鍵技術問題是電源通路控制。從前,系統設計人員必須用分立的FET、運放和其他元件實現這種功能。但是,熱插拔問題會引起大的涌入電流,這會導致大的系統問題而困擾設計。LTC3455為提供輸入電源的USB和墻適配器提供熱插拔保護。它可以獨立工作,作為可獨立應用的控制器。
芯片上的其他性能包括精確的USB電流限制。其引腳可選擇包括500mA限制,100mA限制或暫停模式。另外,隨著USB電流增加,其充電電流自動降低,以保證USB電流不會超過限值。
芯片的一對降壓變換器工作在電流模式控制中,而在引腳選擇的脈沖模式工作時,效率可高達96%。這些dc-dc變換器工作在固定的1.5MHz開關頻率。這使得可用非常小的外部電感器。
芯片的電池充電器采用熱調整回踐來保證以最大速率對電池充電,而不必擔心IC過熱。充電器也具有引腳可編程最大充電電流和充電結束定時器的特性。