电源通路管理器集成电路提供高压保护

LTC4098—兼具高效率充电和高压保护

LTC4098(图2)是一种自主式高效率电源通路管理器、理想二极管控制器和电池充电器，用于通过 USB 供电的便携式设备，如媒体播放器、数码相机、PDA、个人导航器和智能电话，该器件采用超薄(0.55mm)20 引脚 3mm×4mm QFN 封装。就汽车、Firewire 或其它高压应用而言，LTC4098用凌力尔特公司的开关稳压器提供电池跟踪控制，工作输入高达 38V(瞬态为 60V)，最大限度地提高了电池充电器效率、减小了热损耗，甚至用更高电压电源也可以无缝运作。

图 2 LTC4098 简化框图

　　LTC4098 提供高达 66V 的过压保护(OVP)电路，仅需要一个外部 NFET/电阻组合，可防止偶然的高压情况引起的输入损坏。该集成电路自动降低充电电流可实现快速接通工作，确保一插上电源插头就向系统负载供电，甚至电池没电或缺失时也一样。其片上理想二极管保证总是向 VOUT 提供充足的功率，即使 LTC4098 的两个输入引脚的功率不充足也一样。该集成电路的理想二极管控制器可用来驱动可选 PFET 的栅极，将对电池的阻抗降至 30mΩ 或更低。

　　LTC4098 的全功能单节锂离子/聚合物电池充电器允许负载电流超过从 USB 端口吸取的电流，同时符合 USB 负载规范。因为保存了能量，所以就快速充电而言，该集成电路的高效率开关输入级几乎将 USB 端口提供的所有 2.5W 功率都转换成了可用系统电流，从 USB 端口限制的 500mA 实现了高达 700mA 的电流。用交流适配器供电时还有 1.5A 的可用充电电流。

过压保护(OVP)

　　LTC4098 仅用 N 沟道 FET 和 6.04kΩ 电阻这样两个外部组件，就能在 VBUS 或 WALL 意外地加上过大电压时保护自己免受损坏。最高安全过压幅度将由该外部 NMOS 晶体管及其漏极击穿电压决定。

电池跟踪开关稳压器的输入限流和高压控制

　　LTC4098从VBUS 到VOUT 的功率传递由 2.25MHz恒定频率降压型开关稳压器控制。为了满足USB最大负载规格要求，该开关稳压器含有一个测量和控制系统，以确保平均输入电流保持低于CLPROG引脚的编程值。这样，VOUT 就可以驱动外部负载和电池充电器的组合。

　　如果这个组合负载没有让开关电源达到编程设定的输入限流值，那么该集成电路的 VOUT将跟踪大约比电池电压高0.3V。通过将电池充电器电压保持在这个低电压值上，最大限度地降低了电池充电器的功率损耗。

　　如果组合外部负载加上电池充电电流足够大，使得开关电源达到了编程设定的输入限流值，那么电池充电器将严格按照满足外部负载所需的量降低充电电流。即使电池充电电流被编程至超过容许的USB 电流，就平均输入电流而言，也不会不满足 USB 性能规格。另外，如果VOUT端的负载电流导致超过从VBUS的编程设定功率，那么将通过理想二极管从电池吸取额外的负载电流，即使电池充电器正在工作也一样。

　　WALL、/ACPR和VC引脚可连同 LT3480 等外部高压降压型开关稳压器一起使用，以最大限度地减少用较高电压源工作时产生的热量。电池跟踪控制电路将外部开关稳压器的输出电压调节至较高的(BAT + 300mV)或 3.6V。这最大限度地提高了电池充电器的效率，同时在电池深度放电时仍然允许即时接通工作。

　　LTC4098 先进的超薄(典型值为 0.55mm)QFN 封装在印刷电路板相互堆叠的空间受限应用中使用有优势。这种封装可组成“体积”紧凑的解决方案，为系统设计师提供了灵活性。另外，该器件具有与更高的(0.75mm)前一代 QFN 封装相同的热性能。

结语

　　对小尺寸和方便地使用多种输入电源的需求以及对快速充电、低功耗和 USB 兼容性的需求给由电池供电的产品设计师带来了挑战。通过汽车适配器或 Firewire 端口供电正在变得越来越普遍，但缺点是存在可能损坏集成电路的高压瞬态。同时，设计集成度越来越高，以节省电路板空间、降低制造成本并提高产品可靠性。凌力尔特公司不断扩大的开关模式拓扑电源通路管理器集成电路系列使产品设计师的工作轻松多了。

　　这些集成电路能够从 USB 端口抽取更多功率、无缝管理不同输入电源和电池之间的电源通路并优先向负载供电、减少热量、通过电池跟踪自适应输出控制提高效率以及通过使用数目更少和尺寸更小的外部组件简化设计。

参考文献：

　　1. LTC4098 Datasheet, Linear