电源通道控制允许终端产品即插即用,而不管电池的充电状态,或者说即便是电池根本就不在,即所谓的“即时接通(instant-on)” 模式。一只具有电源通道控制的IC为设备提供功率,并通过USB接口或一个墙体电源适配器来为单一单元锂电池充电。为了在充电电源线尚未断开的时候确保充满电的电池保持不用,IC直接通过USB线为负载供电,而不从电池吸取功率。一旦电源去掉后,来自电池的电流便通过内部的低损耗理想二级管送到负载,从而将电压降和功耗降到最小。
理想二级管的正向电压降远小于传统的或肖特基二级管的正向电压降,且其反向电流泄漏也比较小。小的正向电压降将减小功耗和自发热,从而延长了电池寿命。
最大化USB的充电功率和效率
使用线性充电器,增加充电电流将增加额外的功耗,或者说增加发热。当用USB充电时,充电IC必须将总线电流限制到100mA (500mW)或500mA(2.5W),具体取决于与主控制器确定的模式。在用线性电源通道系统充电时,系统负载可以通过USB口利用接近全部的 2.5W,只要不超过输入电流的限制。这种情况下,VOUT仅略低于输出电压(例如5V)。然而,由于电池电压可能比5V输入电压低得多,大量的功率(VIN与VOUT的电压差乘以充电电流)将通过线性电池充电器中的调整元件消耗掉。而开关电源通道方案则利用了Bat-Track功能。Bat-Track是一种自适应的输出控制,其中的输入电路使调节器输出电压自动地跟踪电池电压。于是,通过保持电池充电器上的电压尽可能地低,最佳地利用可用的输入功率,因此极大地改善了电池充电器的调整元件的效率。
LTC4088将这些高效率的功能集成到一片高密度的3×4mm DFN封装IC中,并需要最少的外部元件(详见图1)。它是一片可用于便携式USB供电设备的、自治的高效率开关电源管理器、理想的二级管控制器和 1.5A(来自墙体适配器)独立的电池充电器。其开关前端拓扑功能PowerPath控制和Bat-Track减缓了空间限制较大的便携式电子设备中的热管理问题,特别是对于那些需要大容量电池的产品更为有利。
图1:LTC4088的典型应用电路
图2:LTC4088的充电电流与电池电压的关系
LTC4088的开关模式前端拓扑结构还允许VOUT负载电流在不超过USB负载指标时超过从USB口吸取的电流。保守的电源可实现高达700mA的电流,从而可实现USB的快速充电(图2)。如果电源去掉后,该IC确保系统的应用负载可以从电池获取功率,而电流流经一个内部低损耗180mΩ的理想二级管,从而将电压降和功耗降到最小。