紧凑型解决方案使用USB电源运行设备并同时为其电池充电

越来越多的便携式设备正在利用通用串行总线（USB）为其电池充电。主机提供的USB电源允许在进行数据传输的同时为电池充电，并且在某些情况下，无需笨重的墙上适配器。挑战在于以最有效的方式同时提供电池充电和设备操作，同时不超过USB规范要求的100mA或500mA。

USB 电源管理器和电池充电器

图1所示电路允许使用USB电源同时进行电池充电和设备操作。LTC®4410 USB 电源管理器是一款电源路径™控制器，用于控制 LTC4053 锂离子电池充电器用于为电池充电的电流。该电路随着系统负载电流的增加而降低电池充电电流，同样，随着系统负载的减小，电池充电电流也会增加。这有助于将总电流保持在 USB 规格范围内（假设用电设备从未尝试消耗超过 USB 规格允许的电流）。

图1.USB 电源管理器和电池充电器。

电池充电电流由 LTC3 PROG 引脚上的一个 4.4053kΩ 电阻器在外部设定，其中：

这在USB规范规定的500mA限制之内。USB 设备工作负荷 （I负荷） 通过 LTC4410 的低压降 P 沟道 MOSFET 开关供电。CHP 引脚产生负载电流等于 I 的副本负荷/1000.该电流流向 LTC4053 的 PROG 引脚，在那里它通过以下方式改变充电电流：

正如我负荷电流增加，电池充电电流减小，以保持总量小于500mA。这样，即使在电池充电时也可以使用设备。LTC4410 保证在 I负荷= 500mA 或 100mA，具体取决于特定的 USB 操作模式。请注意，LTC4410 可将充电器电流降至零，但它不会限制 I负荷.假设负载器件电路从USB主机吸收的电流不超过500mA或100mA。

LTC4410 MODE 引脚为 LTC4053 提供了解码功能，以使其与不同的 USB 模式 （100mA、500mA 和挂起，USB 规范 1.0 和 2.0 电源要求所要求的）相兼容。当外部控制器将MODE引脚驱动为低电平时，内部电路从CHP引脚提供额外的失调电流，从而将电池充电电流降至100mA以下。当MODE引脚被驱动为高电平时，该失调电流源被禁用（对于500mA和挂起模式）。对于挂起模式，系统有责任不超过500μA或2.5mA，具体取决于特定的USB模式。

这种设计的一个重要特点是它适合手持设备所需的狭小空间。LTC4410 采用 ThinSOT 6 引脚封装，而 LTC4053 则采用耐热性能增强型 10 引脚 MSOP 封装。这两款器件都不需要反向电流阻断二极管，并且系统需要的外部元件非常少。

LTC4410 USB 电流比较器输出 （USBP） 驱动一个外部 P 沟道 MOSFET 的栅极，以便在存在一个有效的 USB 电压时断开电池与 USB 系统的连接。这使得设备在连接到USB端口时能够运行，而不管电池的状态如何（甚至是没电的电池）。拔下USB电缆后，系统将恢复为使用电池运行。

优先电池充电

LTC4410 在非 USB 应用中也很有用。一个典型的例子是墙上适配器供电的手机充电座，它有两个插槽，一个用于手机，一个用于备用电池。这里的挑战是尽可能快地为两块电池充电，同时优先考虑其中一块电池的充电。当手机和备用电池都在充电座中时，手机中的电池会利用墙上适配器的所有可用电流充电得更快。当手机中的电池接近完全充电并且其当前需求减少时，备用电池开始充电。

图2所示电路可应对这一挑战。优先充电器的电流流过 LTC4410。等于（优先充电器电流）/1000 的复制电流从 LTC4410 CHP 引脚流入电池充电器 2 PROG 引脚，从而将非优先充电器电流降至零。当 BAT 1 接近完全充电时，优先充电器会降低流向电池的电流，从而降低流出 CHP 引脚的电流，允许第二个电池充电。有关完整的电池充电器周期，请参见图3。

图2.使用墙上适配器优先为双电池充电。

图3.电池充电周期与优先双电池充电器如图2所示。

R型进度每个充电器的电阻为2kΩ，相当于750mA的电池充电电流，这是墙上适配器的额定电流。LTC4410 上不使用 MODE 和 USBP 引脚。MODE 引脚连接高电平，在 USBP 引脚保持打开状态时禁用其功能。选择 LTC4053 上的定时器电容器，使得 BAT 1 的定时器为 3 小时，而 BAT 2 的定时器为 4.5 小时。

结论

LTC4410 和 LTC4053 提供了一种完整而紧凑的解决方案，用于通过一根 USB 电缆为电池充电，或优先于从标准墙上适配器为两节电池充电。

审核编辑：郭婷