USB兼容锂离子电池充电器和双降压稳压器的单芯片解决方案

MP3播放器等手持设备制造商一直在寻求减小系统尺寸和成本，即使它们提高了性能和功能。唯一的方法是集成IC级别的功能。对于由单节锂离子电池供电的应用，LTC3559 提供了一种单芯片解决方案，可在为一节锂离子电池充电的同时高效地产生两个电源电压轨来为该器件供电。

LTC®3559 是一款 USB 兼容型电池充电器和两个单片式同步降压型稳压器，集成在一个扁平的 3mm × 3mm 16 引脚 QFN 封装中。电池充电器具有独立电池充电器可能提供的所有功能，例如用于温度合格充电的NTC输入，内部定时器终止和电池不良检测。采用恒流/恒压算法为电池充电。只需在PROG引脚上安装一个电阻即可设置高达950mA的充电电流。HPWR 输入提供了提供 100% 或 20% 编程充电电流的灵活性。对于采用 USB 电源工作的应用，充电电流可按照 USB 规格编程为 100mA 或 500mA。

两个降压稳压器具有电流模式架构，可提供对负载阶跃的快速响应。为了满足各种应用的噪声和功率要求，降压稳压器可在突发模式或脉冲跳跃模式下工作。降压稳压器还具有软启动功能，可防止启动时产生较大的浪涌电流。

在高负载电流下，降压稳压器作为恒定频率PWM控制稳压器工作。在轻负载电流下，当电感电流不允许反转时，脉冲跳跃是开关稳压器的正常行为。

为了提高轻负载条件下的效率，LTC3559 提供了突发模式操作。在突发模式操作时，降压稳压器根据负载电流在固定频率 PWM 控制或迟滞控制之间自动切换。在轻负载时，稳压器具有一个输出电容充电阶段，然后是一个睡眠阶段。在休眠阶段，大多数降压稳压器的电路都关断，从而节省了电池电量。随着负载电流的增加，休眠时间减少到降压稳压器切换到恒定频率PWM工作模式的程度，相当于较高输出电流下的脉冲跳跃模式。

图 1 示出了采用三个电阻器进行 NTC 输入偏置的 LTC3559。3电阻偏置使用户能够灵活地对电池上限和下部温度点进行编程，这些温度点被认为可以安全充电。在本例中，NTC热跳变点和冷跳变点分别设置为约55°C和0°C。

图1.全功能 USB 电池充电器和双降压稳压器集成在一个 3mm × 3mm IC 中。

其中一个降压稳压器的输出端设置为3.3V。当BAT引脚电压接近3.3V时，降压稳压器工作在压差状态。CHRG 引脚上的 LED 可直观地指示电池充电状态。

图 2 示出了与图 1 所示类似的实际电路，说明了构建功能齐全的 LTC3559 应用所需的电路板空间非常小。图3显示了与脉冲跳跃模式相比，轻负载下的突发模式操作效率要高得多。

图2.一个USB电池充电器和两个足够小的降压稳压器，可以安装最新的手机、PDA和MP3播放器。

图3.降压稳压器效率。

通过驱动一个降压稳压器上的使能引脚和另一个降压稳压器的输出，可以为降压稳压器输出构建基本的时序控制器功能。为了正常运行，BAT 和 PV在别针必须绑在一起。如果在电池充电时启用降压稳压器，则电池充电的净电流将低于实际编程值。图 4 有助于解释此方案。BAT引脚提供的电流为500mA。两个降压稳压器均使能。两个降压稳压器吸收的平均输入电流之和为200mA。这使得有效电池充电电流仅为300mA。如果HPWR引脚连接为低电平，则BAT引脚电流仅为100mA。在降压稳压器条件不变的情况下，这将导致电池以100mA放电。

图4.电池充电的净电流取决于降压稳压器的工作模式。

结论

LTC3559 非常适合于空间受限的应用，这些应用由单节锂离子电池供电，并且需要多个电源轨。高开关频率允许使用小型扁平外部电感器。高效率降压稳压器和突发模式操作相结合，可最大限度地延长电池寿命，延长充电周期之间的电池工作时间。

审核编辑：郭婷