處理手持裝置電源的電源管理芯片
在很多手持裝置中,用流行的可重新充電的化學(xué)單節(jié)鋰離子電池提供最長的運(yùn)行時(shí)間。但產(chǎn)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(nèi)復(fù)雜的電源管理。
這些因素驅(qū)動(dòng)手機(jī)用高集成度電源管理IC的發(fā)展。數(shù)碼相機(jī)、PIA、MP3播放機(jī)、GPS接收機(jī)和其他單節(jié)鋰離子應(yīng)用也需要集成電源管理設(shè)計(jì)。
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(zhuǎn)換器,能滿足上述的要求。它把從前需要5個(gè)或更多芯片實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)功能結(jié)合在一起,能執(zhí)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(shí)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(gè)電源電壓并輸出到芯片的2個(gè)dc-dc變換器和熱交換控制器,產(chǎn)生另外的3個(gè)電源電壓（見圖1）。
LTC3455電源供給不同于已有的在電池和電源管理IC中實(shí)現(xiàn)的充電器饋入系統(tǒng)。在這種充電器饋入系統(tǒng)中,外部電源不直接供電負(fù)載,而是用適配器或USB端口來充電電池,然后供電給負(fù)載。若電池深深地處于放電狀態(tài),則負(fù)載獲得電源將有1個(gè)延遲時(shí)間。這是因?yàn)椴豢赡軓碾姵孬@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(fù)載用的可用電源,并用它對電池充電。
這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)（消除充電延遲時(shí)間）同時(shí)電池充電和負(fù)載供電）延長了電池的有效運(yùn)行時(shí)間。每當(dāng)ac或USB電源有效時(shí),這種電源管理技術(shù)也會(huì)增加效率。在這些實(shí)例中,消除了不必要的電源變換級（即電池充電）。
開發(fā)LTC3455的關(guān)鍵技術(shù)問題是電源通路控制。從前,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須用分立的FET、運(yùn)放和其他元件實(shí)現(xiàn)這種功能。但是,熱插拔問題會(huì)引起大的涌入電流,這會(huì)導(dǎo)致大的系統(tǒng)問題而困擾設(shè)計(jì)。LTC3455為提供輸入電源的USB和墻適配器提供熱插拔保護(hù)（見圖2）。它可以獨(dú)立工作,作為可獨(dú)立應(yīng)用的控制器。
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(dòng)降低,以保證USB電流不會(huì)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(shí),效率可高達(dá)96%。這些dc-dc變換器工作在固定的1.5MHz開關(guān)頻率。這使得可用非常小的外部電感器。
