介绍

手持和电池供电设备的激增使得控制两个或多个电源的电源路径成为常见的电源设计任务。一些设计人员转向分立元件和板载微处理器来管理电源和它们运行的系统之间的电源路径。然而，分立元件和微处理器的解决方案往往是不完整的、不一致的和庞大的。一个更好的替代方案是在解决方案中使用LTC2952 PowerPath控制器，该解决方案比分立和微处理器解决方案更强大，更易于设计和更高效。

LTC2952将三个重要的电源管理功能集成到单个器件中:按钮ON/OFF控制，理想的二极管PowerPath控制和精确的系统监控。LTC2952的按钮输入提供系统电源的ON/OFF控制，具有独立可调的ON和OFF脱弹跳时间。涉及中断信号的简单微处理器接口允许在断电之前进行适当的系统管理。

理想的二极管功率路径通过调节两个外部p沟道mosfet使其具有小的20mV正向压降来提供两个直流源之间的低损耗切换。高可靠性系统可以利用LTC2952的系统监控功能来确保系统的完整性。这些监控功能包括:断电、电压监控和μP看门狗。

特性

LTC2952提供的整体电源路径管理解决方案结构紧凑，功耗低。LTC2952有20针QFN 4mm × 4mm或20针TSSOP两种。在待机模式下，它只消耗25μA的静态电流。对于需要有效管理两条以上电源路径的系统，可以在单个系统中一起使用多个ltc2952。其他功能包括:

• 直流电源之间的低损耗切换

• 用户控制或自动管理低损耗电源路径

• PowerPath优先

• 按钮开/关控制

• 精确的数字开/关控制比较器

• 工作电压范围宽:2.7V ~ 28V

• 保证阈值精度:监测电压过温的±1.5%

• 可调按钮开/关定时器

• 简单的界面允许优雅的μP控制关机

• 可延长停机前的维修等待时间

• 200ms复位延时，1.6s看门狗超时

• ±8kV HBM ESD onPB输入

• PowerPath选择状态

操作

LTC2952旨在简化需要管理多个电源的应用。该部分的三个主要功能是:按钮控制，理想二极管电源路径和系统监控。图1显示了LTC2952的一个典型应用，它将输出电压(VS)驱动到V1(墙壁适配器)或V2(电池)输入的较高电压。

理想的二极管驱动器调节两个外部p沟道mosfet，以实现理想的二极管功率路径行为，允许两个直流源之间的低损耗切换。每个驱动器调节pet的栅极，使其源极和漏极的电压降为20mV。当负载电流大于pet在其源极和漏极上以20mV的电压降提供电流的能力时，栅极驱动电压夹住在7V, pet表现得像一个固定值电阻。

按钮上的任何按钮事件PB销。请注意，ON和OFF脱脱时间可以通过分别在ONT和OFFT引脚上使用两个单独的电容器来独立编程。一个有效的按钮ON将EN引脚设置为高阻抗，一个有效的按钮OFF将EN引脚设置为低阻抗。在典型应用中，EN引脚与DC/DC转换器的关断引脚相连。因此，通过切换EN引脚，按钮引脚可以直接控制外部DC/DC转换器的启用/禁用。这种系统开/关控制伴随着一个优雅的μP接口，以确保适当的系统上电和下电。

LTC2952还通过VM、WDE、RSTPFI,卵圆孔未闭别针。VM和WDE引脚分别是电压监控引脚和看门狗输入引脚，它们决定电源的状态RST输出200ms复位时间和1.6s看门狗时间。PFI和卵圆孔未闭引脚是精确比较器的输入和输出，可以用作电源故障预警监视器。

的杀了， M1和M2引脚是0.5V阈值的精确比较器的输入。这些比较器的输出与内部逻辑相互作用，以改变理想二极管功率路径和按钮控制行为。具体来说,杀了输入为任何应用程序提供了在操作过程中随时关闭系统电源的功能。M1和M2引脚是模式引脚，它们配置器件在两个直流电源的功率路径切换时具有略微不同的行为。

电源路径配置

配置A:在墙上适配器和电池之间自动供电的按钮控制器

图2显示了连接到地的M1和M2引脚，这使得两个二极管都是理想的。在这种设置中，从VS节点到系统的电源通过EN引脚控制，EN引脚连接到DC/DC转换器的关机引脚。按钮控制在PBinput切换EN引脚。

配置B:按钮控制器具有优先的墙壁适配器操作和自动切换到电池

在图3中，M1引脚连接到地，M2引脚监视墙壁适配器输入。当墙壁适配器电压低于跳闸阈值时，两个理想二极管都使能。当墙壁适配器电压高于跳闸阈值时，初级理想二极管驱动器被禁用(关闭Q1和Q3)，次级理想二极管驱动器被启用(打开Q2)。这意味着负载电流由墙壁适配器(V2)提供，而不管电池(V1)的电压水平如何。

由于可能通过pet主体二极管的电流路径，因此必须在Q1, Q3中使用背对背的pet配置，以确保即使墙壁适配器(V2)电压低于电池(V1)电压，也不会有电流从电池(V1)流向VS。

配置C:理想二极管驱动器的按钮控制

在图4中，M2引脚绑在M1引脚上。由于M1引脚具有3μA的内部上拉电流，该电流导致M1和M2都上拉到0.515V以上(典型的M1和M2引脚上升阈值)。该设置使设备的操作使PB引脚对理想二极管驱动器和EN引脚都有完全的控制。第一个有效的按钮输入打开两个理想的二极管驱动器，导致VS引脚被驱动到墙壁适配器或电池输入的较高位置。相反，第二个有效的按钮输入在涉及系统中断的关闭序列之后关闭理想二极管。

配置D:电池备份与按钮电源路径控制器

在此配置中，M1引脚保持浮动状态，导致其3μA(类型)内部上拉将其拉到上升阈值以上。当M1高时，器件的工作使得M2引脚上的上升沿和下降沿分别被解释为数字on和OFF命令。

在这个特殊的电池备份应用程序中(图5)，M2引脚监视墙壁适配器电压。当电源首次施加到墙壁适配器，使M2引脚的电压上升超过其上升跳闸阈值(数字ON命令)时，理想二极管驱动器和DC/DC转换器都被启用。这样，电力就被输送到系统中。一旦墙壁适配器电压低于其跳闸阈值(数字OFF命令)，立即启动关闭序列。在关断顺序的最后，理想的二极管驱动器和DC/DC转换器被禁用。因此，从负载上切断电源，系统处于关闭状态。

一旦电力被输送到系统，PB引脚可以用来关闭电源。如果PB在此配置中用于关闭电源，有两种方法可以重新打开电源:在PB引脚，或墙壁适配器电压的循环(使M2引脚的电压水平低于其阈值，然后回升到高于其阈值-数字ON命令)。

墙壁适配器输入的电压阈值(在M2引脚处监控)通常设置高于电池输入电压。因此，从电池(V1引脚)中提取电源的唯一时间是在关机序列期间，当墙壁适配器输入(V2引脚)的电压已低于电池输入电压水平时。

电池反向保护

为了保护LTC2952不受反向电池连接的影响，请将1k电阻与用于电池连接的各自电源引脚(V1和/或V2)串联，并去除受保护引脚上的任何电容。在图6中，R12保护V1引脚不受反向电池连接的影响。

电池反保护电阻的值不应太大，因为V1和V2引脚也用作理想二极管驱动器的阳极检测引脚。当理想二极管驱动开启时，VS引脚提供器件的大部分静态电流(60μA)，其余各电源引脚提供静态电流(各20μA)。因此，推荐的1k欧姆反向电池保护电阻器在p沟道MOSFET上额外降低20mV (1k欧姆·20μA)。

按钮反弹

当按钮被按下时，引脚上的电压不能无缝地从上拉电压切换到地电压。在最终稳定下来之前，电压会随着按钮接通和断开触点的相当多的周期而波动。

图7显示了在按钮引脚上有明显反弹的作用镜照片。LTC2952忽略所有噪声，并设置一个干净的内部开/关信号，只有在按钮停止反弹26ms加上外部电容器CONT和COFFT确定的额外编程时间后。

按钮输入

的PB引脚是精确比较器的高阻抗输入，上拉10μA至内部低压电源(4.5V)。的PB输入比较器具有0.775V下降跳闸阈值，迟滞为25mV。由于新颖的保护电路PB引脚可以在宽的工作电压范围内工作(-6V至28V)，并且具有±8kV的ESD HBM额定值。

按钮电路的主要功能是对输入进行解调PB引脚插入一个干净的信号，启动一个接通或关断电源序列。一个完整的按钮由一个push事件和一个release事件组成。

上的推送事件卸载持续时间PB通过使用外部电容，引脚可以增加到超过固定的内部26ms。具体来说，在ONT和OFFT引脚上放置电容分别增加了推事件打开和推事件关闭的脱脱持续时间。下面的等式描述了推事件在PBpin必须满足，才能被识别为有效的按钮ON或OFF命令。

t(ONT) = C(ONT)·9.3[毫欧]
t(OFFT) = C(OFFT)·9.3[毫欧]
C(ONT)和C(OFFT)分别是ONT和OFFT外部编程电容器。

在关闭推送事件(图8)期间，INT在最初的26ms脱壳持续时间后，引脚被断言为低电平。的INT销继续断言低，而PB在OFFT脱扣期间引脚保持低电平。如果PB在OFFT时间结束前引脚拉高，则INT立即转高阻抗。另一方面，如果PB在OFFT结束时引脚仍然低，则INT在随后的关闭序列中继续断言低。

在释放事件(上升沿)上PB在有效的推送事件之后的引脚PB在识别下一个推送事件之前，引脚必须连续保持在其上升阈值(0.8V)以上，固定26ms内部脱波时间。图8显示了一个特定的序列PB信号被剥离成一个干净的内部开/关信号，以及它对状态的影响INT销。

精确比较器输入引脚VM, PFI，杀了， M1和M2

VM、PFI、杀了， M1和M2都是精确比较器的高阻抗输入引脚，降阈值为0.5V(型)。请注意这些引脚之间的以下差异:VM引脚比较器没有迟滞，而其他比较器有15mV的迟滞，M1引脚有3μA的上拉电流，而其他输入引脚没有。

图9显示了一个典型的应用程序，其中VM、PFI、杀了或M2引脚连接到正电压和地之间的外部电阻分压器上的分接点。下式显示了电阻器值的下降跳闸电压:

M1与其他高阻抗输入引脚的不同之处在于它具有3μA的内部上拉电流。通常情况下，M1引脚要么接地，要么左浮。当左浮动时，内部3μA上拉驱动M1引脚超过其上升阈值(0.515V)。请注意，这个3μA的上拉电流可用于上拉任何其他高阻抗输入引脚。例如，许多应用程序要求做空M1和M2引脚，因此两者都高于其上升阈值。

电压监测和看门狗功能

第一个电压监测器输入是PFI。该引脚是一个高阻抗输入，用于具有15mV滞后的精确比较器。当PFI电压高于其上升阈值(0.515V)时卵圆孔未闭引脚是高阻抗的。相反，当PFI处的电压水平低于其下降阈值(0.5V)时卵圆孔未闭引脚强烈向下拉到GND。

第二个电压监测器输入是VM。这个VM引脚和WDE引脚一起(作为看门狗监控引脚)影响到的状态RST输出销。VM引脚也是精确比较器的高阻抗输入。然而，VM比较器没有迟滞，因此具有相同的上升和下降阈值(0.5V)。当VM处电压水平小于0.5V时RST引脚强烈向下拉到GND。当VM的电压水平上升到0.5V以上时RST在转高阻抗之前，输出引脚保持低复位超时时间(200ms)。

后RST引脚变为高阻抗，如果WDE输入引脚不左浮或不处于高z状态，看门狗定时器启动。看门狗定时器复位每次有一个边缘(高到低或低到高过渡)在WDE引脚。如果在看门狗超时时间(1.6s)内WDE引脚上没有有效边，看门狗定时器会过期RST引脚从低拉到高阻抗转换。如果在看门狗超时时间内WDE引脚上没有有效的边发生，它也可以过期，因为WDE引脚上的最后一个有效边在WDE引脚上RST引脚是高阻抗的。

当允许看门狗定时器过期，而VM引脚上的电压高于0.5V时RST引脚在复位超时期间(200ms)强烈拉到地，然后再次为看门狗超时期间(1.6s)成为高阻抗。这种情况一直持续到WDE引脚处再次出现边缘，VM电压低于0.5V，或者看门狗功能被禁用(通过使WDE引脚浮动或处于高z状态)。

电源开/关顺序

图10显示了一个典型的系统开机和关机时序图。请注意，在这个时序图中只显示了干净的内部开/关信号。这个内部开/关信号的转换可以由一个有效的脱扣按钮引起PB引脚或通过模式输入引脚(M1/M2)的数字ON/OFF命令。

在这个时序中，杀了自电源首次应用于LTC2952以来，引脚已设置为低电平。一旦内部ON/OFF信号转换高(t1)， EN引脚进入高阻抗，内部500ms定时器启动。在这500ms的KILL On Blanking期间，输入到杀了引脚被忽略，EN引脚保持在其高阻抗状态。这个KILL On blingperiod的设计是为了给系统足够的时间来正常上电。

一旦μP/系统上电，它应该设置杀了引脚高(t2)，指示正确的上电顺序完成。设置失败杀了在500ms KILL On blanding周期(t3)结束时引脚高导致系统立即关闭(EN引脚拉下)。然而，在这个典型的序列中，使用杀了在KILL On落料周期结束时，系统切换到正常运行，电源打开。

当内部ON/OFF信号转换为低电平(t4)时，立即启动一个关机序列。请注意，在关闭序列期间INT拉低。然而，从高到低的过渡在INT如果内部ON/OFF信号的过渡低是数字OFF命令的结果，则引脚可以发生在关机序列的开始，或者更早，如果内部ON/OFF信号的过渡是由有效的按钮OFF引起的。

从关机序列开始，系统电源在500ms内关闭，除非在500ms内检测到WDE引脚的边缘(高到低或低到高的转换)以延长另一个500ms的等待时间。这个KILL等待时间(500ms/周期)的目的是允许系统在关闭之前完成其内部维护任务。

一旦μP完成掉电操作，它可以让KILL等待时间自行过期，也可以设置KILL等待时间杀了引脚低，立即终止KILL等待时间。当KILL Wait超时后，LTC2952将EN设置为低电平。这将关闭连接到EN引脚的DC/DC转换器。在图10所示的序列中，KILL等待时间在WDE引脚(t5和t6)上复位两次，最后到期(t7)。

当DC/DC转换器关断(EN变低)时，其输出电平衰减到地可能需要相当长的时间。为了保证μP在重新启动前一直正常下电，启动另一个500ms(使能锁定周期)定时器，以允许DC/DC转换器输出功率电平完全下电到地。在此使能锁定期间，EN引脚保持在其低状态，无论在内部ON/OFF信号的任何转换。在500ms的Enable Lock Out时间(t8)结束时，LTC2952进入其重置状态，为下一个打开序列做好准备。请注意，在此复位状态下，EN引脚仍然强烈向下拉。

结论

LTC2952是一款多功能、全功能的电源路径管理IC，提供强大的按钮ON/OFF控制，与系统微处理器具有简单而优雅的通信接口。其宽电压范围，栅极驱动能力和低功耗适合需要有效管理两个或多个电源路径的广泛应用。为了进一步满足高可靠性系统的要求，LTC2952还提供电压和看门狗监控功能。