具USB OTG和过压保护的紧凑型电源管理器

电源通路控制可自主和无缝地管理多个电源之间的电源通路，包括 USB 端口、交流适配器和电池，同时优先向系统负载供电。在一个传统的电池馈送型充电系统中，在给一个深度放电的电池充电时，用户必须等待，直到有足够的电压为系统供电。相反，电源通路控制允许最终产品一插电立即工作，而不管电池充电状态，这通常称为"即时接通"工作。电源通路控制功能可以在很多凌力尔特公司的产品中发现，包括线性和开关拓扑产品。线性电源通路拓扑的好处包括电池跟踪 (Bat-TrackTM) 自适应输出控制能力，它最大限度地降低了在线性电池充电器单元中损失的功率，并提高了向系统负载供电的效率。开关模式电源通路技术保留了这些优点，同时提高了向系统负载和电池供电的效率。在电池电压低和/或输入功率受限 (即 USB) 时，这两个特点尤其关键，为开关拓扑提供了卓越的热特性。开关拓扑的另一个优点是，在电池电压低时 (<2.9V)，能够从一个标准的 USB 端口 (约 2.3W) 抽取高达 600mA 的电池充电电流。

凌力尔特公司的 LTC4160 和 LTC4160-1 是一个电源管理器 IC 系列的最新成员，这个系列面向基于单节锂离子/聚合物电池的应用，需要 USB OTG 功能，这包括媒体播放器、个人导航设备、数码相机、PDA 和智能电话。LTC4160/-1 具有带 USB OTG 功能的双向开关电源管理器、输入过压保护 (OVP)、一个独立的电池充电器以及一个理想二极管和控制器，所有这些组件都包含在一个紧凑的超低高度 (0.55mm) 3mm x 4mm UTQFN 封装中 (参见图 1)。LTC4160-1 提供 4.1V 电池浮动电压，允许高温安全容限，而 LTC4160 具有 4.2V 最终充电电压，以实现优化的电池运行时间。

图 1：LTC4160 的简化应用电路

USB ON-THE-GO：USB OTG
SYSTEM LOAD：系统负载
OPTIONAL OVERVOLTAGE PROTECTION：可选过压保护

LTC4160/-1 在 VBUS 和 VOUT 之间具有双向开关稳压器。在降压模式时，该开关稳压器可以从 USB 端口为应用供电，并给电池充电。该开关稳压器具有电池跟踪自适应输出控制功能，这通过保持输出电压高出电池电压约 300mV，极大地提高了电池充电器的效率。除了 100mA 和 500mA 的 USB 兼容输入电流限制，就交流适配器输入而言，LTC4160/-1 的输入电流还可以编程至高达 1.2A。就快速充电而言，LTC4160/-1 几乎将从 USB 端口获得的全部 2.5W 功率都转换成充电电流，从而用一个 500mA 限制的 USB 电源实现了高达 600mA 的充电电流或高达 700mA 的系统负载电流 (参见图 2)。可以从交流适配器获得高达 1.2A 的充电电流，该电流可以通过编程设定。

图 2：LTC4160 USB 充电电流能力

CHARGER CURRENT：充电电流
BATTERY VOLTAGE：电池电压
BATTERY CHARGE CURRENT：电池充电电流
CURRENT：电流

在升压模式中，就 USB OTG 应用而言，开关稳压器可以从 VOUT 获得功率，以产生 5V 电压并向 VBUS 提供高达 500mA 的电流，而无需任何附加组件。在这种模式中，提供给 VOUT 的功率通过理想二极管从电池提供。参见图 3 以获得详细信息。这个处于升压模式的开关稳压器具有高效率转换、输出断接、短路故障保护和准确的电流限制能力。这允许便携式设备或 USB 外部设备充当主机，并为其他外部设备供电。

图 3：LTC4160 电源通路方块图 － USB OTG

TO USB OR WALL ADAPTER：至 USB 或交流适配器
VOLTAGE CONTROLLER：电压控制器
AVERAGE VBUS OUTPUT：平均 VBUS 输出
CURRENT LIMIT：电流限制
CONTROLLER：控制器
OVERVOLTAGE PROTECTION：过压保护
PWM AND GATE DRIVE：PWM 和栅极驱动
BATTERY CHARGER：电池充电器
IDEAL DIODE：理想二极管
BATTERY POWER：电池电源
3.5V TO (BAT+0.3V) TO SYSTEM LOAD：3.5V 至 (BAT + 0.3V) 至系统负载
SINGLE CELL Li-Ion：单节锂离子电池

过压保护

LTC4160/-1 仅用一个 N 沟道 MOSFET 和一个 6.2k 电阻器这样两个外部组件，就实现了自我保护，可免于因疏忽给 VBUS 加上过大电压而引起损坏。选择外部 MOSFET 及其有关的漏极击穿电压 (最大可达 68V)，将决定最大安全过压幅度。

最后，LTC4160/-1 具自动负载优先处理的电源通路控制可无缝地管理电源通路，并提供"即时接通"工作，甚至在电池深度放电时也确保系统负载供电。当输入电源受限或不可用时，一个内部 180m&Omega; 理想二极管加上一个可选外部理想二极管控制器提供一条从电池到负载的低损耗电源通路。LTC4160/-1 的独立电池充电器具有自主工作能力，这简化了设计，而且无需外部微处理器实现充电终止。为了节省电池能量