越来越多的便携式手持设备使用通用串行总线(USB)与主机交换数据。现在，更多的便携式设备设计正在利用USB规范的供电规定-主机可以在标称5v下提供高达500mA的电源，为便携式设备供电并为电池充电。最有效地使用usb限制的500mA需要usb兼容的电池充电器和精心设计的PowerPath 控件。

USB电源规格

USB电源规格要求锂离子电池充电器能够在低至4.75V的输入电压下工作(忽略电缆和连接器中的电阻下降，进一步将该值降至4.4V)，具有低电流待机模式，并且它限制了从USB电源端口吸取的总电流为500mA。

LTC4056提供了一个独特的功能，使其能够很好地使用USB电源。欠压充电限流功能在输入电源电压降至约4.575V时自动减小充电电流。此功能可防止电阻下降将USB电压降至约4.575V以下。通常情况下，如果电池充电器连接到一个特别电阻USB电缆，USB电压下降低于充电器的欠压锁定阈值，只要充电电流打开。这会导致充电器关闭，USB供电电压反弹，循环重复。如果LTC4056连接到一个特别电阻USB电缆，充电电流被减小，以确保输入电压不低于欠压锁定阈值。实际上，充电电流是通过调节来使USB电压保持在或高于欠压充电电流极限电压约为4.575V。

定时器/SHDNLTC4056的引脚可以将其供电电流降低到约40μA，使其满足USB低电流待机模式规范。

最后一个USB要求是设备不能从USB端口获得超过500mA的电流。为了有效地满足这一要求，需要仔细的PowerPath设计。

基本的解决方案

图1显示了一个基本的USB解决方案。这种解决方案在电池充电时直接从电池中获取系统电力。由于电池充电器是设备上唯一直接从USB端口获取电流的系统，因此电流限制只需通过编程电池充电电流即可设置。例如，如果电池充电器被编程为以490mA充电，而系统负载为140mA，那么350mA被有效地用于给电池充电。

这种设计在USB规范的范围内工作，但它没有最大化效率。这是为什么。考虑一个带有降压开关稳压器的应用，该稳压器需要在300mA时提供1.8V电源。直接从电池供电降压调节器(标称电压为3.85V)将需要大约140mA，留下350mA给电池充电(假设与上述相同的490mA充电电流)。另一方面，从USB电源(名义上是5V)给降压调节器供电只需要110mA，剩下380mA给电池充电，还有30mA。这额外10%的充电电流可以减少大约10%的电池充电时间。

PowerPath解决方案

图2显示了一个应用程序，该应用程序允许外设在USB电源存在时从USB电源获取电流，否则从电池获取电流。LTC4056实际上调节I(SENSE)引脚的电流输出(而不是BAT引脚电流)。通过将所有系统负载绑定到I(SENSE)引脚并将充电器编程为略低于500mA(图2中充电器编程为490mA)，该功能可以轻松实现500mA最大USB电源端口消耗。V(CC)引脚和I(SENSE)引脚之间的总阻抗通常为0.2欧姆，因此最大降仅为100mV(在500mA时)，当USB电源存在时，允许外围设备在明显高于单个锂离子电池的电压下工作。

重要的是要记住，LTC4056只能控制充电电流。如果系统负载小于500mA，那么LTC4056只需将充电电流降低等于系统负载电流的量。例如，如果系统负载为110mA，则充电电流从490mA减小到380mA，使USB总输入电流保持在490mA，从而满足规范。然而，110mA系统负载现在以大约5V而不是电池电压提供。假设标称电池电压为3.85V，对于给定的电池充电电流，图2中的电路可以比图1中的电路为系统提供大约23%的功率。

当然，如果系统负载增加到500mA以上，LTC4056将把充电电流降低到零，所有的系统负载将由USB输入提供。这种情况违反了USB电源规范。为了避免这种情况，重要的是要确保系统负载不超过500mA。

注意，即使是CHRGLED连接到I(SENSE)。这是外围负载电流的一个很好的例子。当LTC4056给电池充电时CHRG引脚被拉低，从4mA到5mA通过R1。这个负载电流减少了同等数量的传递给电池的电流。

为了确保系统电压始终存在(即使USB电源不存在)，LTC4412提供电池和USB输入电源之间的系统负载自动切换。当USB输入存在时，此功能将电池的电流消耗减少到几微安。图2显示了一个双场效应管解决方案，以尽量减少USB输入电压和系统电压之间的电压降(肖特基二极管也可以用来代替M2B)。LTC4412和M2A的组合形成了从BAT到SYSTEMVOLTAGE的理想二极管。M2B作为开关，当理想二极管不导通时为ON，否则为OFF。因此，只要USB输入存在并且I(SENSE)引脚上的电压高于BAT, M2B为on, M2A为OFF。只要USB输入电源低于电池电压，M2A打开，并作为一个理想的二极管。

结论

USB规格允许高达500mA的电流从USB端口传送。便携式设备越来越多地使用主机提供的USB电源为设备系统总线供电和为电池充电。当在PowerPath控制配置中使用时，LTC4056充分利用这500mA来有效地为电池充电，即使系统从USB获取电力。