用电源管理IC来实现高端便携产品的设计

【Word版本下载可任意编辑】用电源管理IC来实现高端便携产品的设计目前，一些由电池供电的产品——像个人多媒体播放器、智能电话、便携式游戏平台和GPS导航设备等都配备了USB接口；并且这些产品还在不断地通过集成新功能，使其变得更方便和更实用，从而能够挤入高端消费市场。功能的增加需要采用像锂电子这类更高容量的电池。用户期望体积小、功能多、便携且使用灵活，还有能够快速且安全地充电，所有这些都为产品设计工程师提出了一系列的严苛挑战。理想二级管的正向电压降远小于传统的或肖特基二级管的正向电压降，且其反向电流泄漏也比较小。小的正向电压降将减小功耗和自发热，从而延长了电池寿命。

化USB的充电功率和效率

使用线性充电器，增加充电电流将增加额外的功耗，或者说增加发热。当用USB充电时，充电IC必须将总线电流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)，具体取决于与主控制器确定的模式。在用线性电源通道系统充电时，系统负载可以通过USB口利用接近全部的2.5W，只要不超过输入电流的限制。这种情况下，VOUT仅略低于输出电压(例如5V)。然而，由于电池电压可能比5V输入电压低得多，大量的功率(VIN与VOUT的电压差乘以充电电流)将通过线性电池充电器中的调整元件消耗掉。而开关电源通道方案则利用了Bat-Track功能。Bat-Track是一种自适应的输出控制，其中的输入电路使调节器输出电压自动地跟踪电池电压。于是，通过保持电池充电器上的电压尽可能地低，地利用可用的输入功率，因此极大地改善了电池充电器的调整元件的效率。

LTC4088将这些高效率的功能集成到一片***度的3×4mmDFN封装IC中，并需要少的外部元件(详见图1)。它是一片可用于便携式USB供电设备的、自治的高效率开关电源管理器、理想的二级管控制器和1.5A(来自墙体适配器)独立的电池充电器。其开关前端拓扑功能PowerPath控制和Bat-Track减缓了空间限制较大的便携式电子设备中的热管理问题，特别是对于那些需要大容量电池的产品更为有利。

图1：LTC4088的典型应用电路

图2：LTC4088的充电电流与电池电压的关系

LTC4088的开关模式前端拓扑构造还允许VOUT负载电流在不超过USB负载指标时超过从USB口吸取的电流。保守的电源可实现高达700mA的电流，从而可实现USB的快速充电(图2)。如果电源去掉后，该IC确保系统的应用负载可以从电池获取功率，而电流流经一个内部低损耗180mΩ的理想二级管，从而将电压降和功耗降到。

高输入电压和USB兼容性相结合

通过承受高输入电压源，例如火线/IEEE1394，12V–24V墙体适配器，未经调节的高压(>5.5V)墙体适配器，或者是汽车内的适配器输出，可以在家庭或工作场所以外的地方提供快速充电。利用这些电源，适配器电压和手持设备中的电池电压之间的差可能非常大。于是，根据所需的充电时间和充电电流，线性充电器将无法处理功耗问题。这就需要具有开关技术的IC，在改善效率和减缓热管理问题的同时维持快速充电。需要指出的是，线性充电器也能够实现快速充电，可能更适合USB充电，锂电池或输入电压小于5.5V的墙体适配器。不过，高电压IC还不易受电压输入瞬变的影响，进而增加了IC和系统的免疫力和可靠性。

LTC4089包含了所有这些功能(图3)。该器件为一款自治的线性电源管理器，理想的二级管和独立的高压、高效率1.2A电池充电器，具有高压开关调节器前端，与高达36V(40V)的高压电源兼容，这些电源包括12V墙体适配器，汽车适配器和火线接口。此外，它还承受低压电源，例如5V适配器和USB。Bat-Track适配输出控制极大地改善了充电器的效率，电路板上安装了一个200mΩ低损耗理想二级管来将电压降和功耗降到。被封装在一个低高度(0.75mm)的3×6mmDFN封装内。

图3：LTC4089的典型应用电路本文小结

LinearTechnology公司的庞大且不断充实的电源管理