简单高效的一体化USB电源管理IC解决方案

两粒米

   线性稳压器
    ADI提供了多款简化USB线缆电源转换的器件，其中LTC3455实现了超高水平的功能集成度。LTC3455采用4mm×4mmQFN封装，能够无缝管理交流适配器、USB线缆和锂离子电池之间的电源流，同时符合USB供电标准。此外，两个高效率同步降压转换器可产生大多数USB供电外设所需的低压轨。LTC3455还提供适用于微处理器的上电复位信号、为存储卡供电的HotSwap™输出，以及适合用作低电池电量比较器或LDO控制器的非专用增益模块。整个USB电源控制电路和两个DC/DC转换器仅需225mm2的PCB面积。
    图1为LTC3455的简化框图，展示了LTC3455得以实现多种功能的主要组成部分。DC/DC转换是一种相对简单的降压转换器功能。每个DC/DC转换器接受一个名为VMAX的电压作为输入。VMAX电压来自三种可用电源之一（如下所述），并转换为所需的输出电压。所提供的DC/DC转换器是高频、高效率同步转换器，其特性与LTC3405和LTC3406大致相当。VMAX代表中间电压总线。
    如果存在墙上适配器，则无论其他电源是否可用，它都会为中间VMAX总线供电，进而为DC/DC转换器和电池充电器供电。如果电池也存在，则它通过LTC3455的恒流、恒压、定时终止型线性充电器（功能和特性与LTC4053类似）进行充电。
    如果电源是USB输入，为了符合USB电流限制要求，USB电源通过限流电路传输至VMAX。VMAX电压用于运行两个DC/DC转换器。如果所需的负载功率小于可用的USB功率，则剩余功率用于同时对电池进行充电。随着DC/DC负载的增加，电池充电电流会减小，以使USB输入电流始终符合要求。最终，当负载功率超过可用的USB功率时，电池充电停止，电池开始提供补充功率，通过内部理想二极管进入VMAX。在此模式下，部分负载电流由可用的USB电源提供，其余部分由电池提供。
    这种中间总线电源架构在系统层面具有重要优势。与所谓的“充电器供电”系统（其中DC/DC负载与电池并联）相比，这种系统能够在没有电池或电池电量完全耗尽的情况下运行。此外，在充电器供电系统中，如果USB电压首先线性降低至电池电压，会造成电能浪费。图3展示了中间总线架构的优势。与充电器供电架构相比，中间总线电压架构可实现更快的充电速度和更低的热耗散。