新一代ASSP优化手持设备中的电源管理

高效率开关电源通道控制器

　　与有一个线性电源通道控制器的上一代产品LTC3455不同，LTC3555有一个高效率的开关模式电源通道控制器。专门为USB应用而设计，LTC3555的电源通道控制器整合了一个精密平均输入递降开关调节器，这样可以最大限度地利用可用的USB功率。因为电能被保存，LTC3555允许VOUT上的负载电流超过USB口吸取的电流，但不超过USB负载规范的要求。电源通道开关调节器与电池充电器相互通信以确保输入电流不会超过USB的指标限制。更进一步，从BAT到VOUT之间的理想二极管保证了功率可以始终送到VOUT，即便是没有足够的功率或者在VBUS上根本就没有电源的情况下也是如此。


　　图2：LTC3555电源通道方框图。

　　当VBUS可用时并且电源通道开关调节器激活时，就可以通过SW将电源从VBUS送到VOUT(见图2)。VOUT驱动外部负载(图1中的开关调节器1，2和3)和电池充电器组成的混合负载。如果混合负载没有超过电源通道开关调节器的编程输入电流限制，VOUT将跟踪0.3V(电池电压以上)。通过保持电池充电器上的电压为低，效率被优化，因为损失到线性电池充电器上的功率被减到了最小，其结果是送到负载上的可用功率被优化。

　　如果VOUT的混合负载足够大，能引起开关电源达到编程输入电流的限制值，电池充电器将充电电流降低所需的量，以满足外部负载需求的值。即使电池电流被设置得超过了允许的USB电流，也不会超过USB规范，因为开关调节器会始终限制平均输入电流，以确保不会出现这种情况。进一步说，VOUT上的负载电流始终是优先的，只有剩余的功率才被用来对电池充电。

　　如果电池电压低于3.3V，或者电池不存在，而且负载的需求不会引起开关调节器超过USB规范的要求，VOUT将会降到一个位于3.6V与电池电压之间的某个值上。如果电池不存在，而负载有超过了可用的USB功率，VOUT将会跌落到地电平。

　　LTC3555内含一个理想二极管(见图2)，还有一个用于一个可选的外部理想二极管的控制器。该理想二极管控制器始终处于接通状态，从而在VOUT低于电池电压时将快速响应。如果负载电流增加到超过了开关调节器所允许的功率，将会通过理想二极管从电池吸取功率。此外，如果到VBUS(USB或墙体适配器)的功率被拔掉，则所有的应用功率将都经过理想二极管由电池提供。从输入功率到电压为VOUT的电池功率的转换非常快，只允许使用一个3uF的电容器来避免VOUT下降。实现这一点是可能的，因为该理想二极管中包括一个精密放大器，当VOUT上的电压比电池电压低大约15mV(VFWD)时，放大器启动一个大功率的片上P沟道MOSFET晶体管。内部理想二极管的电阻大约为180mΩ，利用一颗外部电阻，该值可以减小到50mΩ。

　　很清楚，对于电池供电的手持设备的设计师来说，有许多选项来确保电池寿命对于其特定的应用来说是最优化的。一个性能最优的、多功能的ASSP能够提供实现最佳系统功能所需的电压或功率电平，同时确保在正常工作时电池的漏功率减到最小。

发布者：吕勇