一个高效的锂离子电池供电系统需要至少三个不同的电路来控制负载、电池和电源之间的功率路径(见图1)。最小电路要求包括:

• 电池充电器;

• 电源开关，用于选择从电池或墙壁适配器供电负载(当存在时);

• 以及用于墙壁适配器/USB输入的电流调节器。

当然，这是假设负载从公共电源总线获取电力，而不是直接和专门连接到电池。直接到电池的拓扑结构可能更简单，不需要功率路径控制器和调节器，但它的效率要低得多，而且限制性更强。例如，如果电池完全耗尽，即使墙上适配器电源可用，也无法向负载供电。

LTC4067锂离子充电器和PowerPath 控制器结合了3芯片解决方案的效率、灵活性和鲁棒性，以及直接连接电池拓扑的简单性，用单个器件取代了三个组件，如图2所示。LTC4067的先进拓扑电池充电器优化了电源利用率，同时将输入电流限制在可编程水平，使其成为USB供电应用的理想选择。

工作与USB端口电流限制

在输入电流消耗受限的应用中，LTC4067能够满足USB电源要求。以带有磁盘驱动器的便携式设备为例，该设备可以从电池或USB获取电力。当磁盘旋转时，峰值电流消耗可能会超过USB限制。在这种情况下，LTC4067通过在电池和USB之间分担负载来优化电源管理，同时限制来自USB端口的电流。当负载电流降低时，LTC4067自动切换到使用未被负载消耗的任何多余USB电流为电池充电。

LTC4067的输入电流限制可通过CLPROG引脚上的电阻进行编程。控制输入ILIM0和ILIM1用于设置USB高功率，低功率或暂停工作模式-或允许从墙上适配器供电时更大的电流限制。LTC4067还提供瞬时USB电流和充电电流监测，允许应用程序执行先进的气表功能。

使用不受管制的墙壁适配器

通过增加外部高压pet, LTC4067提供了自动过压保护功能，允许LTC4067在应用错误的墙壁适配器时自动断开连接。

图3说明了LTC4067通过1A墙壁适配器为单节锂离子电池充电的应用。过压保护电路包括LTC4067的OVI和OVP引脚以及与in引脚串联的外部fet。fet用于将LTC4067从潜在的破坏性过电压条件中断开。当OVI输入检测到电压大于6V时，OVP输出上拉以禁用pet。当OVI低于这个阈值时，OVP输出降低，打开这个fet。请注意，该pet的主体二极管是连接的，因此当过电压条件存在时，它不会正向偏置。当过压持续存在时，输入电源通路关闭，系统由蓄电池供电。从OVI到OVP放置一个10nF电容器，确保在墙壁适配器突然热插拔时发生快速边缘时，fet迅速禁用。一个可选的，低功率齐纳二极管也建议在事件电压浪涌发生后，设备供电。

在图3的示例中，假设ILIM0和ILIM1保持高电平，或者假设ILIM0和ILIM1都保持低电平，则将来自墙壁适配器的输入电流限制用从CLPROG到GND的1k电阻编程为1A，或者200mA。充电电流通过从PROG引脚到GND的2k电阻独立编程为500mA。

可选的第二个外部fet连接在OUT和BAT之间，作为高性能理想二极管，以极低的阻抗将负载连接到电池。当墙壁适配器断开或负载需要比墙壁适配器提供更多的电流时，GATE输出引脚启用这个理想的二极管。请注意，该fet的连接使得当OUT电压大于BAT电压时，从漏极到源极的内部二极管不会正向偏置。

LTC4067通过分别测量CLPROG和PROG引脚的电压，可以瞬时监测先进气体计功能的输入电流和充电电流。可选的NFET (Q3)与PROG引脚电阻串联，用于低功耗关闭模式，其中总静态电流降至小于20 μ a。

全功能USB锂离子充电器

图4说明了一个直接从USB为单节锂离子电池充电的应用，符合USB对低功率(LPWR)、高功率(HPWR)或自供电功能的要求。在这里，LTC4067确保当USB端口存在时，OUT处的负载看到USB电位。当USB端口被移除时，负载通过内部200毫欧理想二极管从电池供电。可选的是，对于更苛刻的应用，由GATE引脚驱动的外部pet通过降低理想二极管的串联电阻来提高性能。

CLPROG引脚处的2k电阻确保从USB输入端口提取的最大电流保持在允许的最大电流以下，具体取决于允许的功率分配:HPWR USB功能为500mA, LPWR USB功能为100mA。通过驱动ILIM0引脚低电平和ILIM1引脚高电平，LTC4067符合USB SUSPEND规范，即电池输出的负载和USB端口的唯一电流是由于两个系列NTC引脚电阻。

PROG引脚处的2k电阻选择500mA的充电电流，根据恒流/恒压(CC/CV)算法自动为单节锂离子电池充电，内置计时器，在充电器进入恒压模式后两小时停止充电。请注意，实际充电电流取决于负载电流，因为充电器与负载共享USB电流。

在充电周期中，CHGB状态引脚通过一个开路漏极驱动器输出拉到地，表示电池在恒流模式下充电，该驱动器输出能够驱动LED以显示充电状态。当充电电流下降到小于编程充电电流的约9%，并且电池高于充电阈值(4.1V)时，CHGB引脚呈现高阻抗状态(尽管顶充充电电流继续流动，直到内部充电定时器结束)。电池坏和电池温度过高的情况也用CHGB引脚通过一系列闪烁脉冲进行标记。

如果负载需要的电流超过USB电流限制，则充电电流自动缩减。由于负载需要比USB端口可用的电流更多的电流，充电电流减少到零，在这一点上，理想的二极管功能从BAT到OUT打开，因为OUT电压降至BAT电压以下。当理想二极管接合时，电池充电周期暂停，负载从USB端口和电池中吸取电流。当负载电流减小，使输出电压高于BAT电压时，充电周期从停止的地方重新开始。

用户可以随时通过观察PROG引脚电压和CLPROG引脚电压来监测瞬时充电电流和瞬时USB电流。

结论

LTC4067满足电压敏感电池操作设备的需求，取代多达三个独立的设备。LTC4067在电池浮压上的精度优于±0.4%，非常适合要求苛刻的高精度应用。LTC4067提供符合USB端口规格的电源管理策略，并提供先进的电池充电器。LTC4067还提供高达13V的过压保护，在连接错误的墙壁适配器时保护自身以及系统设备。