LTC3557適用于單節(jié)鋰離子/鋰聚合物電池應用

移動技術從根本上改變了我們獲取、共享和傳播信息的方式。功能豐富的現(xiàn)代手持式和便攜式設備需要多個電源管理電路，包括電池充電器、多個降壓型開關穩(wěn)壓器和用于看門狗電路的低功耗 LDO。如果這些功能中的每一個都由單獨的電源IC提供，則每個IC（及其外部組件）都會占用寶貴的電路板空間，消耗消耗電池的靜態(tài)電流，并顯著增加器件的整體開發(fā)和材料成本。LTC3557 將所有電源管理功能集成到單個器件中解決了這一問題。該器件在單個 3mm × QFN 封裝中集成了一個功能齊全的 USB 電源管理器、一個鋰離子電池充電器、三個高頻降壓型開關穩(wěn)壓器和一個 3.4V 常導 LDO。

特征

LTC?3557 是一款高度集成的電源管理和電池充電器 IC，適用于單節(jié)鋰離子 / 鋰聚合物電池應用。表 1 重點介紹了 LTC3557 的一些關鍵特性。

LTC3557 能夠從一個電流受限的輸入 （例如 USB） 獲取電源?？删幊屉娏飨拗涤蓡蝹€外部電阻器 （R中歐普羅格） 以及 ILIM0 和 ILIM1 引腳的邏輯狀態(tài)。表2顯示了輸入電流限值的不同工作模式。

1A（10x）模式保留用于更高電流的輸入電源，例如AC墻壁適配器?；蛘?，可以通過與AC墻壁適配器串聯(lián)的外部PFET將電力直接提供給系統(tǒng)負載（VOUT）。輸入電源范圍可以通過使用適當?shù)母邏航祲赫{(diào)節(jié)器來擴展，如圖1所示。LTC3557通過VC引腳接管降壓調(diào)節(jié)器的控制，并將VOUT引腳電壓設置在高于電池電壓的固定偏移處。這種蝙蝠追蹤功能可以以最高的效率為電池充電。在沒有所有其他輸入電源的情況下，電池通過內(nèi)部200Ω的理想二極管為系統(tǒng)（VOUT）供電。在大電流應用中，可以使用可選的外部＜50mΩ的理想二極管來最大限度地減少從BAT到VOUT的電壓降。

圖1.采用 V 的高壓降壓控制C.

LTC3557 充電器電路采用恒定電流 / 恒定電壓架構(gòu)來優(yōu)化電池的充電。電池充電電流由外部電阻器（RPROG） 連接到 PROG 引腳，如下所示：

LTC3557 包括幾種安全機制，以處理可用輸入電流小于編程充電電流的情況。這允許系統(tǒng)設計人員根據(jù)正常工作條件設置充電電流，而不是降低充電電流以應對最壞情況。這些安全機制在下面的“正確確定優(yōu)先級”部分中進行了更詳細的解釋。

LTC3557 包括三個能夠提供高達 600mA 電流的降壓型開關穩(wěn)壓器。此外，具有固定 3.3V 輸出電壓的始終導通 LDO 可提供高達 25mA 的負載電流。這可用于為看門狗電路或其他低功耗電路供電。

典型應用

圖 2 示出了使用 LTC3557 的典型應用。在此配置中，LTC3557 可在高電壓降壓型電源或 USB/5V 墻上適配器之間自動切換。USB 輸入電流利用 CLPROG 引腳上的 476.2k 電阻器編程為 1mA 的標稱值。充電電流利用 PROG 引腳上的一個 500k 電阻器編程為 2mA。NTC 引腳上的電阻網(wǎng)絡根據(jù) 0k NTC 熱敏電阻的 R-T 曲線 40 特性，將電池充電溫度范圍設置為 1°C 至 100°C。CHRG 引腳上的 LED 提供電池充電和狀態(tài)信息。

圖2.LTC3557的典型應用電路。

VOUT1設置為3.3V，以驅(qū)動更高功率的應用程序，如I/O或磁盤驅(qū)動器。VOUT3被設置為1.8V以驅(qū)動中等功率應用，而VOUT2被設置為1.2V以驅(qū)動微處理器核心。RST2輸出可用于使用PMIC控制引腳提供電源序列?？蛇x的外部理想二極管可用于為從電池汲取重負載的應用提供從BAT到VOUT的較低阻抗路徑。

安全定時器和自動充電

內(nèi)部安全定時器在充電 4 小時后關閉電池的所有充電電流。只要負載電流在V外不超過外部電源的可用電流，電池保持充滿電狀態(tài)。如果負載電流在V外超過外部電源的可用電流，額外的電流從電池中拉出。這會導致電池放電，如果電池電壓降至其浮動電壓的 100mV 以下 （LTC4 為 2.3557V，LTC4-1 為 3557.1V），則啟動一個自動再充電周期。

確定優(yōu)先級

USB規(guī)范對可以從總線中拉出的最大電流有非常嚴格的限制。為此，LTC3557 提供了針對系統(tǒng)負載 （Vout） 如圖 3 所示。功率始終優(yōu)先于 Vout并且電池充電電流會自動回撥，因此永遠不會超過 USB 電流限制。此功能使電池充電電流能夠編程為正常工作條件，而不是V上的最壞情況負載外.

圖3.簡化的 PowerPath 框圖。

在高溫下，充電電流也會自動回撥，以防止器件過熱。此外，如果 V外由于重載而開始下降，充電電流回撥以維持V外近 V總線.如果系統(tǒng)負載超過編程的USB電流限制，則從電池中汲取所需的額外電流。直接提供給 V 的電源外由于 USB 電源受電流限制，因此通過 WALL 輸入的引腳優(yōu)先于 USB 電源。

身份符號

CHRG引腳提供有關電池充電狀態(tài)的寶貴信息。CHRG 引腳是一個漏極開路輸出，在正常充電周期內(nèi)被拉低。當充電電流降低到充電電流編程值（C/10）的十分之一時，CHRG引腳被松開，并由外部上拉器件拉高至適當?shù)碾娫窜夒妷?。兩種故障模式也編碼到 CHRG 輸出上。如果電池電壓在充電半小時后仍未升至2.85V以上，則認為電池損壞，CHRG引腳將此故障報告為快速閃爍（6Hz信號調(diào)制為35kHz）。溫度合格充電可通過 V 上的外部電阻分壓器使能NTC和NTC引腳，如圖4所示。這定義了為電池充電的溫度范圍，并且是NTC電阻器熱特性的函數(shù)。當電池溫度超出定義范圍時，CHRG引腳通過緩慢閃爍（1.5Hz信號調(diào)制為35KHz）指示NTC故障。

圖4.使用NTC進行溫度合格的充電。

降壓型開關穩(wěn)壓器

LTC3557 包括三個內(nèi)部補償 2.25MHz 恒定頻率電流模式降壓型開關穩(wěn)壓器，每個穩(wěn)壓器可提供 600mA、400mA 和 400mA 電流。所有降壓型開關穩(wěn)壓器均可設置為0.8V的最小輸出電壓，并可用于為微控制器內(nèi)核、微控制器I/O、存儲器或其他邏輯電路供電。圖5所示為降壓型開關穩(wěn)壓器應用電路。每個降壓型開關穩(wěn)壓器的滿量程輸出電壓使用電阻分壓器進行編程，如圖所示：

R1的典型值在40kΩ至1MΩ范圍內(nèi)。電容器CFB消除了反饋電阻產(chǎn)生的極點和FB引腳的輸入電容，還有助于改善遠大于0.8V輸出電壓時的瞬態(tài)響應。對于 C C，建議值為 10pFFB適用于大多數(shù)應用。

圖5.降壓轉(zhuǎn)換器應用電路

當輸入電壓非常接近輸出電壓時，所有三個降壓型開關穩(wěn)壓器均支持 100% 占空比操作（低壓差模式）。每個穩(wěn)壓器可通過其各自的使能引腳單獨使能。

單個 MODE 引腳將三個穩(wěn)壓器設置為高效突發(fā)模式操作 （MODE = 1） 或低紋波脈沖跳躍模式 （MODE = 0）。對于足夠高的負載電流，在任一模式下，降壓型開關穩(wěn)壓器都會自動切換到恒定頻率 PWM 模式操作。2.25MHz 的高開關頻率允許使用纖巧型功率電感器，并且不用于 AM 頻段。

降壓型開關穩(wěn)壓器還包括軟啟動以限制上電時的浪涌電流、短路電流保護和開關節(jié)點壓擺率限制電路，以減少 EMI 輻射。建議降壓型開關穩(wěn)壓器輸入電源（V合1和 V合2） 連接到系統(tǒng)電源引腳 （V外).這允許 V 上的欠壓鎖定電路外用于禁止降壓型開關穩(wěn)壓器在指定電壓范圍之外工作的引腳。

使用 RST2 進行電源排序

RST2 漏極開路輸出響應降壓型開關穩(wěn)壓器 2，并在反饋電壓 （FB230） 上升到其最終值的 2% 以內(nèi) 8ms 后發(fā)出上電復位信號。該輸出可利用一個外部上拉電阻器拉至所需電壓電平，并用于對電源軌進行排序。例如，它可用于驅(qū)動其他開關穩(wěn)壓器的使能輸入。

結(jié)論

總之，LTC3557 采用緊湊的 4mm × 4mm QFN 封裝，為手持式和移動應用提供了高度集成的解決方案。各種輸入電源和外部可編程輸出電壓使其非常適合廣泛的應用。功能豐富的鋰離子電池充電器可針對多種實際故障情況提供保護，而多功能高頻降壓型開關穩(wěn)壓器可提供高效電源。

審核編輯：郭婷