具PowerPath控制功能的開關(guān)USB電源管理器

　　引言

　　鋰離子電池和鋰聚合物電池因其較高的能量密度（在給定的外形尺寸和重量約束條件下，它們可提供高于其他市售化學(xué)電池的容量） 而被便攜式消費(fèi)產(chǎn)品所廣泛采用。由于許多便攜式設(shè)備都需要經(jīng)常連接 PC （以傳輸數(shù)據(jù)），因此USB電池充電也正在變成一件很普通的事情。

　　隨著便攜式產(chǎn)品的日益復(fù)雜化，人們對(duì)于較高容量電池的需求有所增加，對(duì)更加先進(jìn)的電池充電器需要也隨之而生。較大的電池需要提高充電電流或延長充電時(shí)間來達(dá)到其滿容量狀態(tài)。大多數(shù)消費(fèi)者都期待縮短充電時(shí)間，因此增加充電電流似乎就成了顯而易見的優(yōu)選方案，但增加充電電流會(huì)帶來兩個(gè)嚴(yán)重的問題。首先，當(dāng)采用線性充電器時(shí)，電流的增大將產(chǎn)生額外的功耗 （即：熱量）。其次，根據(jù)主控制器協(xié)商的模式，充電器必須把吸收自 5V USB 總線的電流限制為 100mA （500mW）或500mA （2.5W）。

　　PowerPath? 控制器可向繫統(tǒng)負(fù)載提供更多的功率

　　從一個(gè)USB端口吸取功率的常用方法有兩種。第一種方法采用一個(gè)正好位于 USB 端口和電池之間的電流受限型電池充電器。這被稱為“電池饋電繫統(tǒng)”，因?yàn)槔M統(tǒng)負(fù)載由電池直接供電。由于 VBAT 是唯一可供繫統(tǒng)負(fù)載使用的電壓，因此可用功率由IUSB ? VBAT給出。當(dāng)電池電壓很低時(shí)，幾乎一半的可用功率將會(huì)在線性電池充電器元件的內(nèi)部損失掉。在低電池電壓保護(hù)模式中，能夠使用的功率隻占可用功率的5%。

　　第二種方法在 USB 端口和電池之間產(chǎn)生一個(gè)中間電壓。該中間電壓總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被稱為 PowerPath 繫統(tǒng)。在 PowerPath 集成電器中，一個(gè)電流受限型開關(guān)被布設(shè)于USB端口和該中間電壓之間。于是，中間電壓 VOUT 將負(fù)責(zé)為線性電池充電器和整個(gè)便攜式產(chǎn)品供電。通過采用中間電壓總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)電池與繫統(tǒng)負(fù)載之間的去耦，而且可以尋找合適的時(shí)機(jī)執(zhí)行充電操作。在采用 PowerPath 繫統(tǒng)的充電過程中，隻要未超過輸入電流限值，則取自USB端口的全部2.5W 功率都可以提供給繫統(tǒng)負(fù)載。在該場合中，VOUT 正好低于輸入電壓 （例如：5V）。然而，由于電池電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 5V 輸入，因此仍然有大量的功率被線性電池充電器元件消耗掉了。