利用自主電源管理器簡(jiǎn)化鋰離子電池充電過(guò)程

　　對于像GPS導航裝置、PDA、數碼相機、數字照片閱讀器、MP3/MP4播放機等手持設備而言，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(lái)為您的設備供電。諸如 FireWire、12~24V交流電適配器或汽車(chē)車(chē)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(chǎng)所(如汽車(chē))中進(jìn)行充電，而這正是提高設備便攜性的關(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設備的自主電源管理器、理想二極管控制器和獨立型高電壓、高效率電池充電器。為了實(shí)現高效充電，它們的開(kāi)關(guān)拓撲結構可適應各種輸入，包括高達36V(最大值為40V)的高電壓電源(例如12V交流電適配器、汽車(chē)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(xiàn)或交流電適配器電源向設備供電，并對設備的單節鋰離子電池進(jìn)行充電，而且還可在采用一個(gè)電量耗盡或嚴重不足的電池情況下實(shí)現“即時(shí)接通”操作。LTC408??典型應用電路如圖 2所示。

　　圖2：LTC408典型應用電路

　　為了與USB電流限值規格相符合，LTC408?-5將在系統負載電流增加時(shí)自動(dòng)減小電池充電電流。為了確保一個(gè)滿(mǎn)充電電池在連接總線(xiàn)時(shí)處于滿(mǎn)充電狀態(tài)終止，該IC通過(guò)USB總線(xiàn)來(lái)向負載輸送功率，而沒(méi)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(guò)一個(gè)200mΩ內部低損耗理想二極管從電池流至負載，因而最大限度地減少了壓降和功耗。提供了用于驅動(dòng)一個(gè)可選的外部PFET的板載電路，以便在應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LTC408?-5的電源從一個(gè)USB端口來(lái)提供時(shí)，電源管理器可實(shí)現系統負載可用功率的最大化，即增加至2.5W(500mA×5V)的滿(mǎn) USB可用功率。而且，它將根據系統負載電流來(lái)自動(dòng)地調節鋰離子/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(kāi)關(guān)穩壓器具有BAT-Track自適應輸出控制功能，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，因為開(kāi)關(guān)穩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)電壓預設為4.2V，在0~85℃溫度范圍內保證準確度為1.0%。充電電流可以很容易地通過(guò)一個(gè)電阻器來(lái)設置。用于充電終止的總充電時(shí)間由一個(gè)外部電容器來(lái)設置，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℃的溫度范圍內正常工作。

　　BAT-Track自適應輸出控制

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

　　當實(shí)現一個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器時(shí)，在轉換開(kāi)關(guān)的兩端產(chǎn)生盡可能大的壓降是有利的，因為它可以高效地完成(從輸入吸收的電流小于輸送至充電器的電流)。 BAT-Track功能負責檢測BAT電壓，并把開(kāi)關(guān)穩壓器輸出VOUT調節至比電池電壓VBAT高300mV，從而最大限度地減少了因功率損耗所導致的發(fā)熱，可對電池進(jìn)行適當的充電并最大限度地降低總功耗。這極大地改善了電池充電器的效率。例如：當充電電流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(zhù)地降低功耗。而且，如果電池過(guò)度放電和VBAT下降至過(guò)低的電壓值，則最小VOUT應為3.6V，以確保系統負載能夠獲得一個(gè)足夠的電源電壓。