移動(dòng)技術(shù)從根本上改變了我們獲取、共享和傳播信息的方式。功能豐富的現(xiàn)代手持式和便攜式設(shè)備需要多個(gè)電源管理電路，包括電池充電器、多個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和用于看門(mén)狗電路的低功耗 LDO。如果這些功能中的每一個(gè)都由單獨(dú)的電源IC提供，則每個(gè)IC（及其外部組件）都會(huì)占用寶貴的電路板空間，消耗消耗電池的靜態(tài)電流，并顯著增加器件的整體開(kāi)發(fā)和材料成本。LTC3557 將所有電源管理功能集成到單個(gè)器件中解決了這一問(wèn)題。該器件在單個(gè) 3mm × QFN 封裝中集成了一個(gè)功能齊全的 USB 電源管理器、一個(gè)鋰離子電池充電器、三個(gè)高頻降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè) 3.4V 常導(dǎo) LDO。

特征

LTC?3557 是一款高度集成的電源管理和電池充電器 IC，適用于單節(jié)鋰離子 / 鋰聚合物電池應(yīng)用。表 1 重點(diǎn)介紹了 LTC3557 的一些關(guān)鍵特性。

LTC3557 能夠從一個(gè)電流受限的輸入 （例如 USB） 獲取電源。可編程電流限值由單個(gè)外部電阻器 （R中歐普羅格） 以及 ILIM0 和 ILIM1 引腳的邏輯狀態(tài)。表2顯示了輸入電流限值的不同工作模式。

1A（10x）模式保留用于更高電流的輸入電源，例如AC墻壁適配器。或者，可以通過(guò)與AC墻壁適配器串聯(lián)的外部PFET將電力直接提供給系統(tǒng)負(fù)載（VOUT）。輸入電源范圍可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)母邏航祲赫{(diào)節(jié)器來(lái)擴(kuò)展，如圖1所示。LTC3557通過(guò)VC引腳接管降壓調(diào)節(jié)器的控制，并將VOUT引腳電壓設(shè)置在高于電池電壓的固定偏移處。這種蝙蝠追蹤功能可以以最高的效率為電池充電。在沒(méi)有所有其他輸入電源的情況下，電池通過(guò)內(nèi)部200Ω的理想二極管為系統(tǒng)（VOUT）供電。在大電流應(yīng)用中，可以使用可選的外部＜50mΩ的理想二極管來(lái)最大限度地減少?gòu)腂AT到VOUT的電壓降。

圖1.采用 V 的高壓降壓控制C.

LTC3557 充電器電路采用恒定電流 / 恒定電壓架構(gòu)來(lái)優(yōu)化電池的充電。電池充電電流由外部電阻器（RPROG） 連接到 PROG 引腳，如下所示：

LTC3557 包括幾種安全機(jī)制，以處理可用輸入電流小于編程充電電流的情況。這允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)正常工作條件設(shè)置充電電流，而不是降低充電電流以應(yīng)對(duì)最壞情況。這些安全機(jī)制在下面的“正確確定優(yōu)先級(jí)”部分中進(jìn)行了更詳細(xì)的解釋。

LTC3557 包括三個(gè)能夠提供高達(dá) 600mA 電流的降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。此外，具有固定 3.3V 輸出電壓的始終導(dǎo)通 LDO 可提供高達(dá) 25mA 的負(fù)載電流。這可用于為看門(mén)狗電路或其他低功耗電路供電。

典型應(yīng)用

圖 2 示出了使用 LTC3557 的典型應(yīng)用。在此配置中，LTC3557 可在高電壓降壓型電源或 USB/5V 墻上適配器之間自動(dòng)切換。USB 輸入電流利用 CLPROG 引腳上的 476.2k 電阻器編程為 1mA 的標(biāo)稱(chēng)值。充電電流利用 PROG 引腳上的一個(gè) 500k 電阻器編程為 2mA。NTC 引腳上的電阻網(wǎng)絡(luò)根據(jù) 0k NTC 熱敏電阻的 R-T 曲線(xiàn) 40 特性，將電池充電溫度范圍設(shè)置為 1°C 至 100°C。CHRG 引腳上的 LED 提供電池充電和狀態(tài)信息。

圖2.LTC3557的典型應(yīng)用電路。

VOUT1設(shè)置為3.3V，以驅(qū)動(dòng)更高功率的應(yīng)用程序，如I/O或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。VOUT3被設(shè)置為1.8V以驅(qū)動(dòng)中等功率應(yīng)用，而VOUT2被設(shè)置為1.2V以驅(qū)動(dòng)微處理器核心。RST2輸出可用于使用PMIC控制引腳提供電源序列。可選的外部理想二極管可用于為從電池汲取重負(fù)載的應(yīng)用提供從BAT到VOUT的較低阻抗路徑。

安全定時(shí)器和自動(dòng)充電

內(nèi)部安全定時(shí)器在充電 4 小時(shí)后關(guān)閉電池的所有充電電流。只要負(fù)載電流在V外不超過(guò)外部電源的可用電流，電池保持充滿(mǎn)電狀態(tài)。如果負(fù)載電流在V外超過(guò)外部電源的可用電流，額外的電流從電池中拉出。這會(huì)導(dǎo)致電池放電，如果電池電壓降至其浮動(dòng)電壓的 100mV 以下 （LTC4 為 2.3557V，LTC4-1 為 3557.1V），則啟動(dòng)一個(gè)自動(dòng)再充電周期。

確定優(yōu)先級(jí)

USB規(guī)范對(duì)可以從總線(xiàn)中拉出的最大電流有非常嚴(yán)格的限制。為此，LTC3557 提供了針對(duì)系統(tǒng)負(fù)載 （Vout） 如圖 3 所示。功率始終優(yōu)先于 Vout并且電池充電電流會(huì)自動(dòng)回?fù)埽虼擞肋h(yuǎn)不會(huì)超過(guò) USB 電流限制。此功能使電池充電電流能夠編程為正常工作條件，而不是V上的最壞情況負(fù)載外.

圖3.簡(jiǎn)化的 PowerPath 框圖。

在高溫下，充電電流也會(huì)自動(dòng)回?fù)埽苑乐蛊骷^(guò)熱。此外，如果 V外由于重載而開(kāi)始下降，充電電流回?fù)芤跃S持V外近 V總線(xiàn).如果系統(tǒng)負(fù)載超過(guò)編程的USB電流限制，則從電池中汲取所需的額外電流。直接提供給 V 的電源外由于 USB 電源受電流限制，因此通過(guò) WALL 輸入的引腳優(yōu)先于 USB 電源。

身份符號(hào)

CHRG引腳提供有關(guān)電池充電狀態(tài)的寶貴信息。CHRG 引腳是一個(gè)漏極開(kāi)路輸出，在正常充電周期內(nèi)被拉低。當(dāng)充電電流降低到充電電流編程值（C/10）的十分之一時(shí)，CHRG引腳被松開(kāi)，并由外部上拉器件拉高至適當(dāng)?shù)碾娫窜夒妷骸煞N故障模式也編碼到 CHRG 輸出上。如果電池電壓在充電半小時(shí)后仍未升至2.85V以上，則認(rèn)為電池?fù)p壞，CHRG引腳將此故障報(bào)告為快速閃爍（6Hz信號(hào)調(diào)制為35kHz）。溫度合格充電可通過(guò) V 上的外部電阻分壓器使能NTC和NTC引腳，如圖4所示。這定義了為電池充電的溫度范圍，并且是NTC電阻器熱特性的函數(shù)。當(dāng)電池溫度超出定義范圍時(shí)，CHRG引腳通過(guò)緩慢閃爍（1.5Hz信號(hào)調(diào)制為35KHz）指示NTC故障。

圖4.使用NTC進(jìn)行溫度合格的充電。

降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

LTC3557 包括三個(gè)內(nèi)部補(bǔ)償 2.25MHz 恒定頻率電流模式降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，每個(gè)穩(wěn)壓器可提供 600mA、400mA 和 400mA 電流。所有降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器均可設(shè)置為0.8V的最小輸出電壓，并可用于為微控制器內(nèi)核、微控制器I/O、存儲(chǔ)器或其他邏輯電路供電。圖5所示為降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)用電路。每個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的滿(mǎn)量程輸出電壓使用電阻分壓器進(jìn)行編程，如圖所示：

R1的典型值在40kΩ至1MΩ范圍內(nèi)。電容器CFB消除了反饋電阻產(chǎn)生的極點(diǎn)和FB引腳的輸入電容，還有助于改善遠(yuǎn)大于0.8V輸出電壓時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)。對(duì)于 C C，建議值為 10pFFB適用于大多數(shù)應(yīng)用。

圖5.降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用電路

當(dāng)輸入電壓非常接近輸出電壓時(shí)，所有三個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器均支持 100% 占空比操作（低壓差模式）。每個(gè)穩(wěn)壓器可通過(guò)其各自的使能引腳單獨(dú)使能。

單個(gè) MODE 引腳將三個(gè)穩(wěn)壓器設(shè)置為高效突發(fā)模式操作 （MODE = 1） 或低紋波脈沖跳躍模式 （MODE = 0）。對(duì)于足夠高的負(fù)載電流，在任一模式下，降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器都會(huì)自動(dòng)切換到恒定頻率 PWM 模式操作。2.25MHz 的高開(kāi)關(guān)頻率允許使用纖巧型功率電感器，并且不用于 AM 頻段。

降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器還包括軟啟動(dòng)以限制上電時(shí)的浪涌電流、短路電流保護(hù)和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)壓擺率限制電路，以減少 EMI 輻射。建議降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器輸入電源（V合1和 V合2） 連接到系統(tǒng)電源引腳 （V外).這允許 V 上的欠壓鎖定電路外用于禁止降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在指定電壓范圍之外工作的引腳。

使用 RST2 進(jìn)行電源排序

RST2 漏極開(kāi)路輸出響應(yīng)降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 2，并在反饋電壓 （FB230） 上升到其最終值的 2% 以?xún)?nèi) 8ms 后發(fā)出上電復(fù)位信號(hào)。該輸出可利用一個(gè)外部上拉電阻器拉至所需電壓電平，并用于對(duì)電源軌進(jìn)行排序。例如，它可用于驅(qū)動(dòng)其他開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的使能輸入。

結(jié)論

總之，LTC3557 采用緊湊的 4mm × 4mm QFN 封裝，為手持式和移動(dòng)應(yīng)用提供了高度集成的解決方案。各種輸入電源和外部可編程輸出電壓使其非常適合廣泛的應(yīng)用。功能豐富的鋰離子電池充電器可針對(duì)多種實(shí)際故障情況提供保護(hù)，而多功能高頻降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可提供高效電源。

審核編輯：郭婷