緊湊型解決方案使用USB電源運行設(shè)備并同時為其電池充電

越來越多的便攜式設(shè)備正在利用通用串行總線（USB）為其電池充電。主機(jī)提供的USB電源允許在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r為電池充電，并且在某些情況下，無需笨重的墻上適配器。挑戰(zhàn)在于以最有效的方式同時提供電池充電和設(shè)備操作，同時不超過USB規(guī)范要求的100mA或500mA。

USB 電源管理器和電池充電器

圖1所示電路允許使用USB電源同時進(jìn)行電池充電和設(shè)備操作。LTC?4410 USB 電源管理器是一款電源路徑?控制器，用于控制 LTC4053 鋰離子電池充電器用于為電池充電的電流。該電路隨著系統(tǒng)負(fù)載電流的增加而降低電池充電電流，同樣，隨著系統(tǒng)負(fù)載的減小，電池充電電流也會增加。這有助于將總電流保持在 USB 規(guī)格范圍內(nèi)（假設(shè)用電設(shè)備從未嘗試消耗超過 USB 規(guī)格允許的電流）。

圖1.USB 電源管理器和電池充電器。

電池充電電流由 LTC3 PROG 引腳上的一個 4.4053kΩ 電阻器在外部設(shè)定，其中：

這在USB規(guī)范規(guī)定的500mA限制之內(nèi)。USB 設(shè)備工作負(fù)荷 （I負(fù)荷） 通過 LTC4410 的低壓降 P 溝道 MOSFET 開關(guān)供電。CHP 引腳產(chǎn)生負(fù)載電流等于 I 的副本負(fù)荷/1000.該電流流向 LTC4053 的 PROG 引腳，在那里它通過以下方式改變充電電流：

正如我負(fù)荷電流增加，電池充電電流減小，以保持總量小于500mA。這樣，即使在電池充電時也可以使用設(shè)備。LTC4410 保證在 I負(fù)荷= 500mA 或 100mA，具體取決于特定的 USB 操作模式。請注意，LTC4410 可將充電器電流降至零，但它不會限制 I負(fù)荷.假設(shè)負(fù)載器件電路從USB主機(jī)吸收的電流不超過500mA或100mA。

LTC4410 MODE 引腳為 LTC4053 提供了解碼功能，以使其與不同的 USB 模式 （100mA、500mA 和掛起，USB 規(guī)范 1.0 和 2.0 電源要求所要求的）相兼容。當(dāng)外部控制器將MODE引腳驅(qū)動為低電平時，內(nèi)部電路從CHP引腳提供額外的失調(diào)電流，從而將電池充電電流降至100mA以下。當(dāng)MODE引腳被驅(qū)動為高電平時，該失調(diào)電流源被禁用（對于500mA和掛起模式）。對于掛起模式，系統(tǒng)有責(zé)任不超過500μA或2.5mA，具體取決于特定的USB模式。

這種設(shè)計的一個重要特點是它適合手持設(shè)備所需的狹小空間。LTC4410 采用 ThinSOT 6 引腳封裝，而 LTC4053 則采用耐熱性能增強(qiáng)型 10 引腳 MSOP 封裝。這兩款器件都不需要反向電流阻斷二極管，并且系統(tǒng)需要的外部元件非常少。

LTC4410 USB 電流比較器輸出 （USBP） 驅(qū)動一個外部 P 溝道 MOSFET 的柵極，以便在存在一個有效的 USB 電壓時斷開電池與 USB 系統(tǒng)的連接。這使得設(shè)備在連接到USB端口時能夠運行，而不管電池的狀態(tài)如何（甚至是沒電的電池）。拔下USB電纜后，系統(tǒng)將恢復(fù)為使用電池運行。

優(yōu)先電池充電

LTC4410 在非 USB 應(yīng)用中也很有用。一個典型的例子是墻上適配器供電的手機(jī)充電座，它有兩個插槽，一個用于手機(jī)，一個用于備用電池。這里的挑戰(zhàn)是盡可能快地為兩塊電池充電，同時優(yōu)先考慮其中一塊電池的充電。當(dāng)手機(jī)和備用電池都在充電座中時，手機(jī)中的電池會利用墻上適配器的所有可用電流充電得更快。當(dāng)手機(jī)中的電池接近完全充電并且其當(dāng)前需求減少時，備用電池開始充電。

圖2所示電路可應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。優(yōu)先充電器的電流流過 LTC4410。等于（優(yōu)先充電器電流）/1000 的復(fù)制電流從 LTC4410 CHP 引腳流入電池充電器 2 PROG 引腳，從而將非優(yōu)先充電器電流降至零。當(dāng) BAT 1 接近完全充電時，優(yōu)先充電器會降低流向電池的電流，從而降低流出 CHP 引腳的電流，允許第二個電池充電。有關(guān)完整的電池充電器周期，請參見圖3。

圖2.使用墻上適配器優(yōu)先為雙電池充電。

圖3.電池充電周期與優(yōu)先雙電池充電器如圖2所示。

R型進(jìn)度每個充電器的電阻為2kΩ，相當(dāng)于750mA的電池充電電流，這是墻上適配器的額定電流。LTC4410 上不使用 MODE 和 USBP 引腳。MODE 引腳連接高電平，在 USBP 引腳保持打開狀態(tài)時禁用其功能。選擇 LTC4053 上的定時器電容器，使得 BAT 1 的定時器為 3 小時，而 BAT 2 的定時器為 4.5 小時。

結(jié)論

LTC4410 和 LTC4053 提供了一種完整而緊湊的解決方案，用于通過一根 USB 電纜為電池充電，或優(yōu)先于從標(biāo)準(zhǔn)墻上適配器為兩節(jié)電池充電。

審核編輯：郭婷