個人導(dǎo)航設(shè)備、基于 HDD 的媒體播放器、汽車配件和其他手持產(chǎn)品利用一系列電源為電池充電。這些電源包括USB（標稱5V）、低壓墻上適配器（4.5-5.5V）、高壓墻上適配器（12V-24V）、FireWire（8V-33V）和汽車電池（標稱12V）。大量可用電源導(dǎo)致對手持設(shè)備的需求不斷增加，這些設(shè)備可以接受廣泛的多輸入電壓，而無需無數(shù)的外部電源適配器。

LTC4090 通過集成一個高電壓 2A 開關(guān)降壓型穩(wěn)壓器、一個 USB 輸入、一個 PowerPath 而設(shè)計，以適應(yīng) USB 和高電壓源?控制器和線性電池充電器采用緊湊、耐熱性能增強的 3mm × 6mm 封裝。圖 1 顯示了適合小于 3cm 的完整解決方案2所有組件都位于PCB的一側(cè)（圖2）。

圖1.鋰離子電池充電器接受USB和高壓輸入。

圖2.一個完整的基于 LTC4090 的 USB 電源管理器，具有一個 2A 高電壓降壓型穩(wěn)壓器，適合 3cm2.

完整的電源路徑控制器

LTC?4090 是一款完整的 PowerPath 控制器，適用于電池供電型應(yīng)用。它設(shè)計用于從 USB 輸入（或 5V 墻上適配器）、高壓電源和單節(jié)鋰離子電池接收電源。PowerPath 控制器分配可用電源，OUT 引腳上的負載優(yōu)先，任何剩余電流用于為鋰離子電池充電。高壓輸入優(yōu)先于USB輸入（即，如果HVIN和IN都連接到電源，則負載電流和充電電流由HVIN輸入提供）。圖 3 顯示了 PowerPath 操作的簡化框圖。

圖3.LTC4090 PowerPath 操作的簡化框圖。

USB 輸入電流限制

具有有限電流能力的電源（如USB）應(yīng)連接到具有可編程電流限制的IN引腳。從CLPROG引腳到接地，使用單個外部電阻器RCLPROG對輸入電流限制進行編程。在圖1中，2.1k? 已選擇CLPROG電阻器將輸入電流限制編程為高功率模式下476mA（當HPWR引腳被拉高時）或低功率模式下95mA（當高壓駐波比引腳被拉低時）。這樣可以確保應(yīng)用程序符合USB規(guī)范。蓄電池充電電流和負載電流之和（優(yōu)先）不會超過編程設(shè)定的輸入電流限制。

從BAT到輸出的理想二極管

當負載電流超過編程的輸入電流限值或電池是唯一可用的電源時，理想二極管功能通過BAT和OUT引腳之間的理想二極管電路自動向負載供電。通過理想二極管為負載供電，而不是將負載直接連接到電池，使充滿電的電池保持完全充電狀態(tài)，直到外部電源斷開。LTC4090 具有一個 215mΩ 內(nèi)部理想二極管以及一個用于一個任選外部理想二極管的控制器。在圖1中，外部P溝道MOSFET Q2從BAT到OUT所示，用于進一步提高理想二極管的電導(dǎo)。

高壓降壓穩(wěn)壓器

LTC4090 具有一個 6V 至 36V 的工作輸入電壓范圍，并能承受高達 60V 的電壓瞬變。降壓轉(zhuǎn)換器輸出 HVOUT 在電池充電器兩端從 OUT 到 BAT 之間保持約 300mV 的電壓，以便使用線性充電器對電池進行高效充電。最小值 V赫沃特為3.6V，以確保即使電池過度放電，系統(tǒng)也能運行。如圖1所示，HVOUT和OUT之間的外部PFET（Q1）由HVPR引腳控制，并允許OUT為負載供電并為電池充電。降壓轉(zhuǎn)換器能夠提供高達 2A 的輸出電流。

電池充電器特點

LTC?4090 電池充電器采用一種獨特的恒定電流、恒定電壓、恒定溫度充電算法，具有高達 1.5A 的可編程充電電流和一個 4.2V ±0.8%） 的最終浮動電壓。最大充電電流由單個外部電阻器 R 設(shè)置。進度，從 PROG 引腳到地。在圖 1 中，一個 71.5k PROG 電阻將最大充電電流設(shè)置為700mA。但是，在僅存在USB輸入的情況下，充電電流會降低，以確保不超過編程的輸入電流限制。對于圖1中的電路，當只有一個USB輸入時，實際最大充電電流降至476mA。

在典型操作中，充電周期以恒流模式開始。CHRG 引腳上的強下拉表示電池正在充電。在恒流模式下，充電電流由R設(shè)定進度.當電池接近4.2V的最終浮動電壓時，隨著電池充電器切換到恒壓模式，充電電流開始減小。當充電電流降至滿量程充電電流的10%（通常稱為C/10點）時，漏極開路充電狀態(tài)引腳CHRG處于高阻抗狀態(tài)。TIMER 引腳上的一個外部電容器設(shè)置總的最小充電時間。在圖1中，TIMER引腳上的0.1μF電容提供2.145小時的最小充電時間。當這段時間過去時，充電周期終止，CHRG引腳將進入高阻抗狀態(tài)（如果尚未這樣做）。

充電時間自動延長

LTC4090 具有一種特性，如果在充電周期期間恒定電流模式下的充電電流減小，則會自動延長充電時間。降低可能是由于熱調(diào)節(jié)或需要保持編程的輸入電流限值。充電時間的延長與輸送到電池的實際充電電流成反比。當 LTC4090 接近恒定電壓模式時，充電電流的減小是由于正常的充電操作，并且不會影響定時器持續(xù)時間。

涓流充電和電池缺陷檢測

在充電周期開始時，如果電池電壓低于2.9V，充電器將進入涓流充電，將充電電流降低到滿量程電流的10%。如果低電池電壓持續(xù)編程總充電時間的四分之一，則假定電池有缺陷，充電周期終止，CHRG引腳輸出處于高阻抗狀態(tài)。如果由于任何原因電池電壓上升到~2.9V以上，則重新啟動充電周期。

結(jié)論

LTC4090 在纖巧型 3mm × DFN 封裝中集成了一個高電壓開關(guān)降壓型穩(wěn)壓器、一個全功能鋰離子電池充電器和一個 PowerPath 控制器。其寬輸入電壓范圍、高可編程充電電流和小尺寸。

審核編輯：郭婷