探索LTC3455EUF - 1雙路DC/DC轉(zhuǎn)換器：性能與應(yīng)用解析

一、引言

在電子設(shè)備日益小型化、功能多樣化的今天，電源管理芯片的性能和功能對設(shè)備的整體表現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。LTC3455EUF - 1雙路DC/DC轉(zhuǎn)換器，結(jié)合了USB電源管理和鋰離子電池充電功能，為眾多USB供電設(shè)備提供了高效、穩(wěn)定的電源解決方案。本文將深入探討其性能特點、工作原理以及快速啟動流程，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款芯片。

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二、LTC3455EUF - 1芯片概述

（一）產(chǎn)品特性

演示電路1448采用了LTC3455EUF - 1芯片，該芯片具備多種功能。它可以從USB輸入、壁式適配器或電池獲取電源，提供700mA的恒流/恒壓（CC/CV）定時終止充電器，適用于鋰離子電池；擁有USB電源管理器，確保符合USB電源規(guī)范；還集成了兩個1.5MHz的同步降壓轉(zhuǎn)換器，以及用于與微處理器接口的復(fù)位和電源按鈕狀態(tài)輸出。芯片采用4mm x 4mm 24引腳外露焊盤QFN封裝。

（二）性能參數(shù)

在環(huán)境溫度 (T_{A}=25^{circ} C) 下，其各項性能參數(shù)表現(xiàn)如下：

1. 輸入電壓范圍：壁式適配器輸入電壓范圍為4.75 - 5.5V，USB輸入電壓范圍為4.20 - 5.5V。
2. 電池充電器：當(dāng) (Vin = 5V)，(VBat = 3.6V) 時，輸出電流 (Iout) 范圍為585 - 795mA，典型值為690mA；浮充電壓在 (Vin = 5V) 時為4.058 - 4.142V；涓流充電閾值在 (Vin = 5V)（電池電壓上升）時為2.85V；再充電閾值為150mV。
3. USB電流：在500mA模式下，輸入電流范圍為440 - 500mA；100mA模式下，輸入電流范圍為60 - 100mA；在USB暫停模式下，輸入電流典型值為4uA，最大值為20uA。
4. 降壓轉(zhuǎn)換器：開關(guān)1輸出電壓范圍為1.72 - 1.86V，開關(guān)2輸出電壓范圍為3.02 - 3.27V；熱插拔輸出在 (VBat 3.6V) 時，輸出電壓范圍為3.02 - 3.27V。

三、工作原理

演示電路1448管理著USB供電設(shè)備常見的電源供應(yīng)。電源可通過USB電纜或適配器輸入到中間電壓總線，該中間電壓用于為鋰離子電池充電，并通過高效降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生兩個低電壓輸出。中間電壓總線優(yōu)先由壁式適配器供電，其次是USB輸入，最后在必要時通過理想二極管由電池供電。

電池充電器是CC/CV定時終止型，最大充電電流可達(dá)800mA。兩個降壓轉(zhuǎn)換器是高效同步降壓型，輸出電壓分別設(shè)定為1.8V和3.15V，通過改變反饋電阻比還可設(shè)置其他輸出電壓。

當(dāng)USB或壁式適配器存在時，芯片通常處于開啟狀態(tài)。若僅電池供電，則需按下ON按鈕開啟電路，按下OFF按鈕關(guān)閉電路（OFF按鈕僅在電池供電模式下有效）。LTC3455 - 1在電源開啟后會提供200ms的復(fù)位信號。ON引腳用于連接按鈕，PBSTAT報告按鈕狀態(tài)，以便主機(jī)微處理器進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。此外，演示板上使用未使用的運(yùn)算放大器作為低電池檢測器，它還可作為LDO控制器來產(chǎn)生額外輸出或增強(qiáng)現(xiàn)有輸出的峰值電流能力。

四、快速啟動流程

（一）準(zhǔn)備工作

在電源關(guān)閉的情況下，按照圖1連接輸入電源、儀表、電池模擬器和輸出負(fù)載。設(shè)置演示電路1448上的跳線：將JP1設(shè)置為連續(xù)模式；JP3設(shè)置為熱插拔輸出開啟；JP4設(shè)置為500mA USB電流模式；JP5設(shè)置為USB活動模式；JP6設(shè)置為3.15V輸出開啟。

（二）USB充電測試

1. 將電池模擬器電壓設(shè)置為零，緩慢升高USB輸入電壓。當(dāng)電源電壓超過4.1V時，充電器激活，充電LED亮起。繼續(xù)將USB輸入電壓升至5.0V，此時電池處于涓流充電模式。緩慢增加電池電壓，當(dāng)電壓超過2.85V時，電池充電電流增加到約400mA。繼續(xù)將電池電壓增加到3.6V，注意USB輸入電流不超過USB規(guī)范的500mA。
2. 增加輸出負(fù)載，隨著輸出負(fù)載增加，充電電流減小，USB電流保持在500mA以內(nèi)。
3. 將USB電流跳線JP4設(shè)置為100mA模式，USB輸入電流下降以符合USB輸入電流規(guī)范。同時，隨著外部負(fù)載增加，電池開始放電為VMAX中間電壓總線供電，體現(xiàn)了LTC3455EUF - 1的理想二極管功能。
4. 將USB暫停跳線JP5設(shè)置為暫停模式，USB電流降至100uA以下，符合暫停模式電流要求。

（三）適配器充電測試

1. 逐漸升高壁式適配器電壓，當(dāng)壁式適配器電壓超過4.7V時，LTC3455EUF - 1停止從USB吸取電流，切換到壁式適配器供電。
2. 此時電池充電電流增加到約690mA。
3. 將電池電壓增加到4.1V，充電電流降至0，體現(xiàn)了充電特性的恒壓部分。

（四）電池供電測試

1. 將USB輸入電壓和適配器輸入電壓都設(shè)置為零，電池將支持演示板的運(yùn)行。
2. 在電池模式下，OFF按鈕有效，按下OFF按鈕，電池電流消耗降至10uA以下。
3. 使用ON按鈕重啟轉(zhuǎn)換器，注意復(fù)位LED亮起200ms，模擬LTC3455EUF - 1在初始上電時向處理器提供的復(fù)位信號。
4. 將模式跳線JP1設(shè)置為突發(fā)模式，用示波器觀察到輕負(fù)載時降壓轉(zhuǎn)換器輸出將以突發(fā)模式運(yùn)行。

（五）其他測試

1. 將熱插拔輸出跳線JP3設(shè)置為關(guān)閉位置，熱插拔輸出關(guān)閉。
2. 將3.15V ON/OFF跳線JP6設(shè)置為關(guān)閉位置，3.15V輸出關(guān)閉。

五、總結(jié)

LTC3455EUF - 1雙路DC/DC轉(zhuǎn)換器憑借其豐富的功能和出色的性能，為USB供電設(shè)備提供了全面的電源管理解決方案。通過本文介紹的快速啟動流程，電子工程師可以方便地對其進(jìn)行評估和應(yīng)用。在實際設(shè)計中，工程師們可以根據(jù)具體需求調(diào)整輸出電壓和充電參數(shù)，以滿足不同設(shè)備的電源要求。你在使用LTC3455EUF - 1過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。