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简单,高效,一体化的USB电源管理IC解决方案

来源:analog 发布时间:2024-01-29

摘要: LTC3455无缝管理交流适配器、USB电缆和锂离子电池之间的电源流,同时符合USB电源标准,所有这些都来自4mm × 4mm QFN封装。两个高效率的同步降压转换器产生大多数usb供电外设需要的低压轨。

Linear Technology提供了多种简化USB电缆转换功率的器件,但LTC3455代表了迄今为止实现的最高水平的功能集成。LTC3455无缝管理交流适配器、USB电缆和锂离子电池之间的电源流,同时符合USB电源标准,所有这些都来自4mm × 4mm QFN封装。此外,两个高效同步降压转换器产生大多数usb供电外设需要的低压轨。LTC3455还为微处理器提供上电复位信号,为存储卡供电的热插拔 输出以及适合用作低电池比较器或LDO控制器的未提交增益块。整个USB电源控制电路和两个DC/DC转换器所需的PCB空间仅为225mm(2)。

图1中LTC3455的简化框图显示了允许LTC3455完成多种功能的主要组件。DC/DC转换是一个相对简单的降压转换器功能。每个DC/DC转换器都以V(MAX)作为其输入电压,该电压来自三个可用电源之一(下面将解释),并将其转换为所需的输出电压。所提供的DC/DC变换器是高频、高效率的同步变换器,其特性大致相当于LTC3405和LTC3406。V(MAX)表示中压母线。


图1所示 LTC3455简化框图。

操作与墙壁适配器存在

如果有墙壁适配器,无论其他可用的电源如何,中间VMAX总线都将供电,为DC/DC转换器和电池充电器供电。电池,如果也存在,通过LTC3455的恒流,恒压,定时器终止,线性充电器(类似于LTC4053的功能和特性)充电。

操作没有墙壁适配器存在,但可用的USB电源

如果电源是USB输入,则USB电源通过限流电路切换到VMAX,以符合USB电流限制。VMAX的电压用于运行两个DC/DC转换器。如果所需的负载功率小于可用的USB功率,则使用剩余的功率同时为电池充电。随着DC/DC负载的增加,电池充电电流以保持USB输入电流合规的方式减小。最终,当负载功率超过可用的USB功率时,电池停止充电,电池开始通过内部理想二极管向VMAX提供补充功率。在这种模式下,一些负载电流由可用的USB电源提供,其余来自电池。

这种中间总线电源架构在系统级具有重要的优势。与所谓的DC/DC负载与电池并联的“充电器供电”系统相反,该系统能够在没有电池或完全放电的电池的情况下运行。此外,在充电器供电系统中,首先将USB电压线性调节到电池电压会浪费电力。中间总线体系结构的优点如图3所示。中间母线电压产生更快的充电和更低的散热比充电器馈电架构。


图2 最小LTC3455实现。


图3 中间母线与充电器馈电拓扑的充电速率和耗散优势。

不插电时的操作

当适配器和USB输入都不存在时,LTC3455通过连接到锂离子电池的理想二极管为V(MAX)供电。

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