带高压2A蝙蝠轨道降压稳压器的USB电源管理器

个人导航设备、基于 HDD 的媒体播放器、汽车配件和其他手持产品利用一系列电源为电池充电。这些电源包括USB（标称5V）、低压墙上适配器（4.5-5.5V）、高压墙上适配器（12V-24V）、FireWire（8V-33V）和汽车电池（标称12V）。大量可用电源导致对手持设备的需求不断增加，这些设备可以接受广泛的多输入电压，而无需无数的外部电源适配器。

LTC4090 通过集成一个高电压 2A 开关降压型稳压器、一个 USB 输入、一个 PowerPath 而设计，以适应 USB 和高电压源™控制器和线性电池充电器采用紧凑、耐热性能增强的 3mm × 6mm 封装。图 1 显示了适合小于 3cm 的完整解决方案2所有组件都位于PCB的一侧（图2）。

图1.锂离子电池充电器接受USB和高压输入。

图2.一个完整的基于 LTC4090 的 USB 电源管理器，具有一个 2A 高电压降压型稳压器，适合 3cm2.

完整的电源路径控制器

LTC®4090 是一款完整的 PowerPath 控制器，适用于电池供电型应用。它设计用于从 USB 输入（或 5V 墙上适配器）、高压电源和单节锂离子电池接收电源。PowerPath 控制器分配可用电源，OUT 引脚上的负载优先，任何剩余电流用于为锂离子电池充电。高压输入优先于USB输入（即，如果HVIN和IN都连接到电源，则负载电流和充电电流由HVIN输入提供）。图 3 显示了 PowerPath 操作的简化框图。

图3.LTC4090 PowerPath 操作的简化框图。

USB 输入电流限制

具有有限电流能力的电源（如USB）应连接到具有可编程电流限制的IN引脚。从CLPROG引脚到接地，使用单个外部电阻器RCLPROG对输入电流限制进行编程。在图1中，2.1kΩ 已选择CLPROG电阻器将输入电流限制编程为高功率模式下476mA（当HPWR引脚被拉高时）或低功率模式下95mA（当高压驻波比引脚被拉低时）。这样可以确保应用程序符合USB规范。蓄电池充电电流和负载电流之和（优先）不会超过编程设定的输入电流限制。

从BAT到输出的理想二极管

当负载电流超过编程的输入电流限值或电池是唯一可用的电源时，理想二极管功能通过BAT和OUT引脚之间的理想二极管电路自动向负载供电。通过理想二极管为负载供电，而不是将负载直接连接到电池，使充满电的电池保持完全充电状态，直到外部电源断开。LTC4090 具有一个 215mΩ 内部理想二极管以及一个用于一个任选外部理想二极管的控制器。在图1中，外部P沟道MOSFET Q2从BAT到OUT所示，用于进一步提高理想二极管的电导。

高压降压稳压器

LTC4090 具有一个 6V 至 36V 的工作输入电压范围，并能承受高达 60V 的电压瞬变。降压转换器输出 HVOUT 在电池充电器两端从 OUT 到 BAT 之间保持约 300mV 的电压，以便使用线性充电器对电池进行高效充电。最小值 V赫沃特为3.6V，以确保即使电池过度放电，系统也能运行。如图1所示，HVOUT和OUT之间的外部PFET（Q1）由HVPR引脚控制，并允许OUT为负载供电并为电池充电。降压转换器能够提供高达 2A 的输出电流。

电池充电器特点

LTC®4090 电池充电器采用一种独特的恒定电流、恒定电压、恒定温度充电算法，具有高达 1.5A 的可编程充电电流和一个 4.2V ±0.8%） 的最终浮动电压。最大充电电流由单个外部电阻器 R 设置。进度，从 PROG 引脚到地。在图 1 中，一个 71.5k PROG 电阻将最大充电电流设置为700mA。但是，在仅存在USB输入的情况下，充电电流会降低，以确保不超过编程的输入电流限制。对于图1中的电路，当只有一个USB输入时，实际最大充电电流降至476mA。

在典型操作中，充电周期以恒流模式开始。CHRG 引脚上的强下拉表示电池正在充电。在恒流模式下，充电电流由R设定进度.当电池接近4.2V的最终浮动电压时，随着电池充电器切换到恒压模式，充电电流开始减小。当充电电流降至满量程充电电流的10%（通常称为C/10点）时，漏极开路充电状态引脚CHRG处于高阻抗状态。TIMER 引脚上的一个外部电容器设置总的最小充电时间。在图1中，TIMER引脚上的0.1μF电容提供2.145小时的最小充电时间。当这段时间过去时，充电周期终止，CHRG引脚将进入高阻抗状态（如果尚未这样做）。

充电时间自动延长

LTC4090 具有一种特性，如果在充电周期期间恒定电流模式下的充电电流减小，则会自动延长充电时间。降低可能是由于热调节或需要保持编程的输入电流限值。充电时间的延长与输送到电池的实际充电电流成反比。当 LTC4090 接近恒定电压模式时，充电电流的减小是由于正常的充电操作，并且不会影响定时器持续时间。

涓流充电和电池缺陷检测

在充电周期开始时，如果电池电压低于2.9V，充电器将进入涓流充电，将充电电流降低到满量程电流的10%。如果低电池电压持续编程总充电时间的四分之一，则假定电池有缺陷，充电周期终止，CHRG引脚输出处于高阻抗状态。如果由于任何原因电池电压上升到~2.9V以上，则重新启动充电周期。

结论

LTC4090 在纤巧型 3mm × DFN 封装中集成了一个高电压开关降压型稳压器、一个全功能锂离子电池充电器和一个 PowerPath 控制器。其宽输入电压范围、高可编程充电电流和小尺寸。

审核编辑：郭婷