探索DC631B：USB電源解決方案的快速啟動指南

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電源解決方案的設(shè)計至關(guān)重要。今天我們將探討演示電路DC631B，它采用QFN 5X5封裝的LTC3455芯片，為USB供電設(shè)備提供了完整的電源解決方案。

文件下載：DC631B.pdf

一、DC631B電路概述

DC631是一款適用于USB供電設(shè)備的完整電源解決方案。它可以從三種電源之一獲取輸入，并提供三個輸出，同時還為微處理器提供監(jiān)控信號。該電路具備以下功能：

1. 充電器功能：擁有適用于鋰離子電池的700mA恒流/恒壓（CC/CV）定時器終止充電器。
2. 電源管理功能：USB電源管理器確保符合USB電源規(guī)范。
3. 電壓轉(zhuǎn)換功能：兩個1.5MHz同步降壓轉(zhuǎn)換器。
4. 信號輸出功能：為微處理器提供復(fù)位和電源按鈕狀態(tài)輸出。

而且，所有這些功能僅占用225平方毫米的PCB面積。如果需要該電路板的設(shè)計文件，可以聯(lián)系LTC工廠獲取。

二、性能參數(shù)總結(jié)

三、工作原理

Demo DC631基于LTC3455芯片，該芯片管理著USB供電設(shè)備典型的電源供應(yīng)。電源可以從USB電纜或適配器輸入到中間電壓總線，該中間電壓隨后用于為鋰離子電池充電，并通過高效降壓轉(zhuǎn)換器生成兩個低電壓輸出。中間電壓總線優(yōu)先由適配器供電，其次是USB，必要時通過理想二極管從電池供電。

電池充電器是CC/CV定時器終止類型，能夠提供高達(dá)800mA的充電電流，大致相當(dāng)于LTC4053。兩個降壓轉(zhuǎn)換器是高效同步降壓類型，類似于LTC3405和LTC3406。降壓轉(zhuǎn)換器的輸出設(shè)置為1.8V和3.15V，通過改變反饋電阻比可以進(jìn)行其他設(shè)置。

如果USB或適配器存在，芯片通常處于開啟狀態(tài)。如果電池是唯一的電源，則必須通過按下ON按鈕來開啟芯片，通過按下OFF按鈕可以關(guān)閉芯片，不過OFF按鈕僅在電池供電模式下起作用。此外，LTC3455還提供了一些與小型電池供電設(shè)備相關(guān)的內(nèi)務(wù)管理功能，比如上電后提供200ms的復(fù)位信號，有一個專門用于連接電源開/關(guān)按鈕的引腳，并在PBStat引腳上報告按鈕狀態(tài)，以便主機微處理器可以關(guān)閉設(shè)備。還有一個未使用的運算放大器，在演示板上可以用作低電池檢測器，也可以用作LDO控制器來生成額外的輸出或增強現(xiàn)有輸出的峰值電流能力。

四、快速啟動步驟

（一）USB充電

1. 按照圖1正確連接輸入電源、儀表和輸出負(fù)載。
2. 將USB暫停跳線置于USB激活位置，將USB電流跳線置于500mA位置。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，充電器應(yīng)激活，充電LED將亮起，此時電池處于涓流充電模式。緩慢增加電池電壓，當(dāng)電壓約為2.85V時，電池充電電流將增加到450mA，注意USB輸入電流不超過USB規(guī)范的500mA。
3. 增加輸出負(fù)載，會發(fā)現(xiàn)隨著輸出負(fù)載的增加，充電電流會減小，而USB電流保持在500mA限制內(nèi)。
4. 將USB電流跳線置于100mA位置，會發(fā)現(xiàn)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)載的增加，電池將開始放電以給Vmax中間電壓總線供電，這體現(xiàn)了LTC3455的理想二極管功能。
5. 將USB暫停跳線置于暫停位置，會發(fā)現(xiàn)USB電流降至100uA以下，以符合暫停模式電流要求。

（二）適配器充電

1. 升高壁式適配器電壓，當(dāng)壁式適配器電壓超過4.7V時，LTC3455將停止從USB汲取電流，并切換到壁式適配器供電。
2. 此時電池的充電電流增加到700mA。
3. 將電池電壓增加到4.2V，會發(fā)現(xiàn)充電電流降至0，這體現(xiàn)了充電特性的恒壓部分。

（三）電池供電操作

1. 將USB輸入電壓和適配器輸入電壓都設(shè)置為零，此時電池將支持演示板的運行。
2. 在電池模式下，OFF按鈕有效。按下OFF按鈕，會發(fā)現(xiàn)電池電流消耗降至非常低的水平，小于10uA。
3. 使用ON按鈕重新啟動轉(zhuǎn)換器，會發(fā)現(xiàn)復(fù)位LED亮起200ms，這模擬了LTC3455在上電時向處理器提供的復(fù)位信號。
4. 在電池模式下，可以通過使用突發(fā)模式跳線將轉(zhuǎn)換器切換到突發(fā)模式，在突發(fā)模式下，降壓轉(zhuǎn)換器的輕載效率顯著提高。

（四）其他操作

1. 可以通過控制跳線來開關(guān)3.15V輸出。
2. 提供了一個用于為SD卡供電的熱插拔輸出，可以通過跳線進(jìn)行開關(guān)操作。
3. 為所有控制功能提供了引腳，以簡化演示卡連接到系統(tǒng)板的布線。

通過以上的介紹，相信大家對DC631B USB電源解決方案有了更深入的了解。在實際設(shè)計中，大家可以根據(jù)這些特性和操作步驟，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，設(shè)計出更高效、穩(wěn)定的USB供電設(shè)備。你在使用類似電源解決方案時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。