USB電源解決方案

　　引言

　　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(wú)縫管理，并維持與USB電源規(guī)範(fàn)的相符性。當(dāng)電池容量增加時(shí)，電池充電器必須通過(guò)穩(wěn)定地提升效率來(lái)與之保持同步，以最大限度地減少熱問(wèn)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(guò)程必須高效地完成。

　　LTC?3555 把一個(gè) USB 開(kāi)關(guān)電源管理器和電池充電器與叁個(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）。這款恆定電流、恆定電壓鋰離子/聚合物電池充電器運(yùn)用了Bat-Track?功能，通過(guò)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(jiàn)下文）。一個(gè)I2C串行接口使繫統(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。

　　開(kāi)關(guān)電源通路控制器最大限度地增加

　　繫統(tǒng)負(fù)載的可用功率 LTC3555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(kāi)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(lái)給繫統(tǒng)供電。這被稱為電池饋電繫統(tǒng)。在電池饋電繫統(tǒng)中，可用繫統(tǒng)功率為IUSB ? VBAT，因?yàn)閂BAT是繫統(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? 繫統(tǒng)。在 PowerPath IC 中，于 USB 端口和中間電壓之間布設(shè)了一個(gè)電流限制開(kāi)關(guān)。中間電壓 VOUT 負(fù)責(zé)給線性電池充電器和繫統(tǒng)負(fù)載供電。通過(guò)采用中間總線電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得電池與繫統(tǒng)負(fù)載隔離，同時(shí)可有效地執(zhí)行充電操作。由于一旦電源被加至電路，中間電壓即可供繫統(tǒng)負(fù)載之用 （這與電池的狀態(tài)無(wú)關(guān)），因此 PowerPath 繫統(tǒng)具有一個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)，就是“即時(shí)接通”。在 PowerPath 繫統(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繫統(tǒng)負(fù)載，只要不超過(guò)輸入電流限值即可。雖然 PowerPath 繫統(tǒng)在電池饋電繫統(tǒng)的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，不過(guò)，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。