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新型USB电源解决方案

发布日期:2023-09-29 00:03浏览次数:
本文摘要:为了修改从电池或USB电缆汲取功率的工作,凌力尔特公司获取了多款器件。这些器件可对AC适配器、USB电缆和锂离子电池之间的功率流展开无缝管理,并保持与USB电源规范的吻合性。 当电池容量减少时,电池充电器必需通过平稳地提高效率来与之维持实时,以最大限度地增加热问题和电池时间。基于USB的电池充电器必需从USB提供尽量多的功率,而且,为了符合当今功率密集型应用于严苛的空间和热约束条件,这种功率汲取过程必需高效地已完成。

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为了修改从电池或USB电缆汲取功率的工作,凌力尔特公司获取了多款器件。这些器件可对AC适配器、USB电缆和锂离子电池之间的功率流展开无缝管理,并保持与USB电源规范的吻合性。

当电池容量减少时,电池充电器必需通过平稳地提高效率来与之维持实时,以最大限度地增加热问题和电池时间。基于USB的电池充电器必需从USB提供尽量多的功率,而且,为了符合当今功率密集型应用于严苛的空间和热约束条件,这种功率汲取过程必需高效地已完成。  LTC3555把一个USB开关电源管理器和电池充电器与三个实时升压型稳压器和一个LDO统合在一起,以在一个小外形(4mmx5mm)PCB中获取一款原始的电源解决方案(图1)。

这款恒定电流、恒定电压锂离子/聚合物电池充电器运用了Bat-Track功能,通过产生一个自动追踪电池电压的输出电压,以最大限度地提升电池充电器的效率(见下文)。一个I2C串行接口使系统设计师享有了对充电器和DC/DC升压型稳压器展开全面掌控的能力,目的对众多应用于中大大变化的工作模式构建仅次于的适应性。

    图1:一体化USB电源解决方案构建了开关电源管理器、电池充电器、三个实时升压型稳压器和LDO  开关电源通路控制器最大限度地减少  系统阻抗的能用功率LTC3555在早几代USB电池充电器的基础上展开了改良,减少了一些新的功能。它使用了一种专有开关电源管理器,需要以尽量低的效率从一个电流有限的USB端口汲取功率,同时维持与平均值输出电流规格的吻合性。它利用其Bat-Track功能最大限度地增加了线性充电器中的功率损失。

  第一代USB应用于必要在USB端口和电池之间构建电流有限的电池充电器,此时由电池电压来给系统供电。这被称作电池馈电系统。

在电池馈电系统中,能用系统功率为IUSBVBAT,因为VBAT是系统阻抗仅有的能用电压。当电池电压很低时,完全一半的能用功率将在线性电池差使电器元件的内部作为热量而被消耗掉。

  第二代USB充电器在USB端口和电池之间产生了一个中间电压。这种中间总线电压流形结构被称作PowerPath系统。在PowerPathIC中,於USB端口和中间电压之间埋设了一个电流容许电源。中间电压VOUT负责管理给线性电池充电器和系统阻抗供电。

通过使用中间总线电压流形结构,使得电池与系统阻抗隔绝,同时可有效地继续执行电池操作者。由於一旦电源被加至电路,中间电压才可可供系统阻抗之用(这与电池的状态牵涉到),因此PowerPath系统具备一个额外的优点,就是即时接上。

在PowerPath系统中,可以把USB端口所获取的2.5W能用功率中的更好功率运送至系统阻抗,只要不多达输出电流限值才可。虽然PowerPath系统在电池馈电系统的基础上有所改进,不过,如果电池电压很低,则依然有可能有大量的功率不会在线性电池差使电器元件中被损失掉。  LTC3555是首款面市的第三代USBPowerPath充电器IC。

这些PowerPath器件从一个合乎USB规范的升压型稳压器产生一个中间总线电压,在电池电压范围内,该电压将被调节至一个固定值(Bat-Track功能)。已徵中间电压恰好最低不足以容许通过线性充电器展开准确的电池操作者。通过以这种方式来追踪电池电压,线性电池充电器中的功率损失被增至低于,效率以求提高,而且阻抗的能用功率构建了最大化。  图2对比了使用电源和线性PowerPath系统充电器的效率和功率节省情况。

当对大电池展开电池时,功率节省的多少将导致一个器件运营在热容许条件下还是工作於低温条件下的分别。    图2:电源PowerPath电池充电器与线性充电器的效率和功率节省情况对比。(VBUS=5V,5x模式,RCLPROG=2.94k,RPROG=1k、在VBAT=2.8V时的IBAT=0.7A)  在单个IC中的原始电源解决方案  LTC3555还包括三个可由用户来配备的升压型DC/DC转换器,它们需要分别获取0.4A、0.4A和1A电流。

稳压器1具备一个0.8V的相同基准电压,而稳压器2和3则可通过I2C模块使其基准电压在0.8V至0.425V的范围内转变。所有的转换器皆在一个2.25MHz的电源频率条件下工作,因而容许用于小的无源元件,并在输入电压高於1.8V的条件下保持高达92%的效率(闻图3)。全部三个稳压器都可通过I2C端口或I/O插槽设置在脉冲冲刺模式工作、脑溢血模式(BurstMode)操作者或LDO模式工作。

在脑溢血模式操作者中,输入纹波幅度有所减少,且电源频率随阻抗电流而变化,目的提升重阻抗条件下的效率。如果噪声是一个必须考虑到的问题,那麽可以将所有的稳压器皆原作为工作於LDO模式或脉冲冲刺模式。该器件还获取了一个始终保持接上的3.3V输入,该输入需要获取25mA的电流,以符合诸如动态时钟或按钮监视器等系统市场需求。

    图3:使用脑溢血模式操作者的电源稳压器1和稳压器2的效率  结论  LTC3555是一款先进设备且原始的单芯片电源解决方案。由於使用了第三代PowerPath电源管理技术,再行再加发热量和电池电池时间皆有所增加,因而使其非常适合於未来的高密度、多功能电池供电型产品。通过构建三个I2C掌控、高效率升压型DC/DC转换器,LTC3555为系统设计师获取了全面的灵活性以适应环境大大变化的必须和工作模式。


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