利用自主電源管理器簡化鋰離子電池充電過程

　　對于像GPS導(dǎo)航裝置、PDA、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字照片閱讀器、MP3/MP4播放機(jī)等手持設(shè)備而言，提供USB和高輸入電壓源以及電池充電能力具有諸多好處，例如USB電源使您擁有了不必在旅途中攜帶旅行裝充電器的便利，可以從一個(gè)膝上型PC或其它某種具有USB端口的裝置來為您的設(shè)備供電。諸如 FireWire、12~24V交流電適配器或汽車車載適配器輸出等高電壓輸入電源可提供高于USB的充電速度，并允許在更多的場所(如汽車)中進(jìn)行充電，而這正是提高設(shè)備便攜性的關(guān)鍵之一。

　　便利性和高功率特點(diǎn)

　　LTC408?和LTC408?-5是面向便攜式USB設(shè)備的自主電源管理器、理想二極管控制器和獨(dú)立型高電壓、高效率電池充電器。為了實(shí)現(xiàn)高效充電，它們的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可適應(yīng)各種輸入，包括高達(dá)36V(最大值為40V)的高電壓電源(例如12V交流電適配器、汽車適配器和FireWire端口)。此外，它們還接受諸如5V適配器和USB等低電壓電源。LTC408?-5具有PowerPath控制功能，可從USB總線或交流電適配器電源向設(shè)備供電，并對設(shè)備的單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行充電，而且還可在采用一個(gè)電量耗盡或嚴(yán)重不足的電池情況下實(shí)現(xiàn)“即時(shí)接通”操作。LTC408??典型應(yīng)用電路如圖 2所示。

　　圖2：LTC408典型應(yīng)用電路

　　為了與USB電流限值規(guī)格相符合，LTC408?-5將在系統(tǒng)負(fù)載電流增加時(shí)自動(dòng)減小電池充電電流。為了確保一個(gè)滿充電電池在連接總線時(shí)處于滿充電狀態(tài)終止，該IC通過USB總線來向負(fù)載輸送功率，而沒有采取從電池吸取功率的做法。一旦所有的電源均被拿掉，則電流將通過一個(gè)200mΩ內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流至負(fù)載，因而最大限度地減少了壓降和功耗。提供了用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)可選的外部PFET的板載電路，以便在應(yīng)用需要的情況下把理想二極管的總阻抗降至30mΩ以下，從而進(jìn)一步提高了工作效率。

　　當(dāng)LTC408?-5的電源從一個(gè)USB端口來提供時(shí)，電源管理器可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載可用功率的最大化，即增加至2.5W(500mA×5V)的滿 USB可用功率。而且，它將根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載電流來自動(dòng)地調(diào)節(jié)鋰離子/聚合物電池的充電電流，旨在保持總輸入電流與USB限值的一致性。

　　LTC408??開關(guān)穩(wěn)壓器具有BAT-Track自適應(yīng)輸出控制功能，該功能極大地改善了其可提供1.2A充電電流的電池充電器的效率，因?yàn)殚_關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓自動(dòng)地跟蹤電池電壓。LTC408?-5從高電壓輸入提供了一個(gè)固定的5V輸出，用于對單節(jié)鋰離子/聚合物電池進(jìn)行充電。該電池充電器的浮動(dòng)電壓預(yù)設(shè)為4.2V，在0~85℃溫度范圍內(nèi)保證準(zhǔn)確度為1.0%。充電電流可以很容易地通過一個(gè)電阻器來設(shè)置。用于充電終止的總充電時(shí)間由一個(gè)外部電容器來設(shè)置，并提供了一個(gè)C/10充電電流檢測輸出。額外的功能包括自動(dòng)熱調(diào)整、用于適宜溫度充電的NTC熱敏電阻輸入、電池的自動(dòng)再充電、反向電流隔離和欠壓閉鎖。LTC408?-5采用扁平(高度僅0.75mm)的纖巧型22引腳6mm×3mm DFN封裝，且保證可在-40~85℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。

　　BAT-Track自適應(yīng)輸出控制

　　LTC408???AT-Track功能是自適應(yīng)輸出控制的一種形式。它是電池充電器和開關(guān)穩(wěn)壓器的集成，這樣，開關(guān)穩(wěn)壓器將僅產(chǎn)生支持電池充電器所需的足夠電壓，而不會產(chǎn)生多余的電壓。對于線性電源路徑產(chǎn)品，輸入電壓與電池電壓之差在充電過程中被作為熱量而損失掉了。

　　當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，在轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩端產(chǎn)生盡可能大的壓降是有利的，因?yàn)樗梢愿咝У赝瓿?從輸入吸收的電流小于輸送至充電器的電流)。 BAT-Track功能負(fù)責(zé)檢測BAT電壓，并把開關(guān)穩(wěn)壓器輸出VOUT調(diào)節(jié)至比電池電壓VBAT高300mV，從而最大限度地減少了因功率損耗所導(dǎo)致的發(fā)熱，可對電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姴⒆畲笙薅鹊亟档涂偣摹＿@極大地改善了電池充電器的效率。例如：當(dāng)充電電流IBAT=600mA、VBAT=3.7V且充電器輸入電壓VIN=5V時(shí)，充電器的效率(采用項(xiàng)代入法)為：100×POUT/(POUT＋PDIS)=100×(VBAT×IBAT) /(VBAT×IBAT＋PDIS)=100×(VBAT×IBAT)/(VIN×IIN)=(3.7V×600mA)/(5V×600mA)=74%。

　　反之，如果充電器輸入電壓比VBAT高300mV，則充電器的效率為：100×(VBAT×IBAT)/(VIN×IIN)=(3.7V×600mA)/((3.7V＋0.3V)×600mA)=92.5%。

　　這種效率差異將顯著地降低功耗。而且，如果電池過度放電和VBAT下降至過低的電壓值，則最小VOUT應(yīng)為3.6V，以確保系統(tǒng)負(fù)載能夠獲得一個(gè)足夠的電源電壓。