可延长小型电池续航力的超低静态电流IC

引言

今日的电池供电电子产品设计者，正面临着许多重大挑战，其中更包括为适应日益提高的系统复杂性、紧缩的电源预算和热损限制，而要求高效能电源管理之架构。这些系统努力在电池运行时间、与多种电源的兼容性、精小的功率密度、小尺寸和有效的热量管理之间取得最佳平衡。但日益增多的功能使系统电流消耗上升，而在产品使用时为电池运行时间造成负担。就可再充电电池而言，接续的充电和再充电操作将电池周期寿命推向极限，尤其是在充电频率很高时。与“传统”电源管理IC有关的大的电池漏电流或大的静态电流(IQ，无负载)以及低电源转换效率对电池运行时间造成了负面影响。

就小型便携设备而言，电池漏电流甚至造成更严重的问题。从数学观察可知：一个给定的固定电池漏电流在小容量电池中所占比例，比在较大容量电池中所占比例大。轻负载转换器效率也是影响电池运行时间的关键因素。因此，设计者努力平衡产品功能、漏／静态／工作电流、系统功耗和转换效率，以向最终用户提供长的电池运行时间。

凌力尔特所提供的新低电流消耗电源管理Ic(PMIC)，比其他“传统”大功耗PMIc提供超低电池漏电流、只需最少的外部部件、小接脚占位和更高的效能。此外，与笨重、低效能、由多个独立式部件组成的Ic解决方案相比，这些新的PMIC提供了简单得多的精小型解决方案，因此将可因应所有这些挑战。

简单的解决方案

在宽负载范围内的低IC静态电流和工作电流加上高开关稳压器转换效率，有助于延长便携式电子产品的电池运行时间。凌力尔特的PMIC具有PowerPath控制、超低静态电流和待机电流，以及最佳的整合式可编程同步降压切换稳压器，简单和非常方便地解决了这些设计难题。由于凌力尔特在PMIC的开发过程中运用了独特的方式，因此使此目标得以实现，此方法针对那些“难以完成”的功能采取了一种选择性整合，因此可以在不牺牲任何效能的情况下造就精小的解决方案。

LTC3553和LTC3554是微功率多功能PMIC，其针对便携式锂离子／聚合物电池应用而设计。LTC3554整合了一个USB兼容的线性电源路径管理器、一个独立的电池充电器、两个高效率同步降压稳压器和按键控制，所有部件均包含于一超薄(0.55mm)3mm×3mm UTQFN封装中。就以低电流在备用模式工作的应用而言，该Ic的接脚可选待机模式(standby Mode)将电池漏电流降至仅为约10uA，同时保持所有输出稳定。LTC3554非常适用于个人导航装置(PND)、媒体播放器、便携式医疗和工业装置、以及其他具低功率的小型容量电池便携设备。

LTC3554具自动负载优先处理功能的电源路径管理器，可无缝式地管理多个输入电源之间的转换，以向负载供电，同时从一个USB接口或5V墙式电源转接器电源提供高达400mA的电池充电电流。输入电流限制是接脚可选和内部设定的(无需外部电阻)。LTC3554与高达5.5V(7V绝对最大瞬时值，以增强坚固性)的输入兼容。该部件的“Instant-on”操作，甚至在电池完全放电时也可确保系统负载供电。自主性工作可简化设计，无需外部微处理器来实现充电终止。当输入电流受限或无法提供时，内部240m理想二极管为负载提供一个低损耗电源路径。此外，芯片上的NTC功能，更实现温度合格的充电。

LTC3554两个整合的同步降压稳压器以100％工作周期工作，每个都能提供200mA的输出电流，而且输出电压可调低至O.8V。就弹性而言，该稳压器可以独立启动和禁能。振荡器频率和相应并已获专利的转换率电路是接脚可选的(1.125MHz或2.25MHz)，从而允许应用电路动态权衡效率和EMI效能。高开关频率还允许使用纤巧、高度低于1mm的低成本电容和电感。内部低RDS(ON)开关实现高达95％的效率，从而进一步最大限度地延长了电池运行时间。此外，突发模式(Burst Mode)工作以每稳压器仅25A的静态电流(停机时

在轻负载和无负载情况下。LTC3554的降压型稳压器自动切换到省电的磁滞控制算法，该算法使开关间歇工作，以最大限度地降低开关损耗。这就是大家知道的突发模式工作，在这种模式时，降压稳压器使电源开关切换至足够多次，以将输出电容充电至略高于稳压点的电压。之后该降压稳压器进入一种静态电流更低的休眠模式。在这种状态，功率损耗得到了最大限度的降低，同时负载电流由输出电容器提供。无论何时，只要输出电压降至低于稳压点。该降压稳压器就从休眠模式醒来，并再次切换开关，直至输出电容器电压再次略高于稳压点。因此，休眠时间取决于负载电流，因为这个负载电流决定输出电容器的放电速率。如果负载电流提高到高于约50mA，那么该降压稳压器恢复定频工作。

当STBY接脚为高时，所有启动工作的开关稳压器都运行在待机模式。在这种模式下，稳压器保持输出稳压，同时单个降压型稳压器的静态电流降至仅为1.5A。这是为有微功率备用、休眠或保持有效内存模式的应用而设计的。待机模式可以用在极轻负载情况下，在这种情况下，甚至突发模式工作的低静态电流也被认为过大。每个降压稳压器在各自的PWR_ON输入被拉低时都停机。在停机模式，每个切换稳压器都仅从电源接脚(BVIN)汲取几uA的漏电流。当禁能时，每个稳压器都以一个10k电阻拉低以对输出放电。

简单的按键控制

LTC3554提供一个整合的按键接口，该接口允许单个按键为应用电路加电或断电，并透过PBSTAT输出发出用户输入信号。首次按下按键时，是对降压稳压器供电定序，向应用电路供电。接下来按下按键是由PBSTAT输出端的低位准信号来指示。透过监视PBSTAT信号，应用的微处理器可以改变工作模式或断电，以响应按键命令。该按键接口还有一个强制重设模式，透过按下按键超过5秒时间，可以达到这个状态。强制重设可为两个降压型稳压器断电，并将LTC3554置于一种超低电流(

低噪声LDO取代降压稳压器

LTC3553与LTC3554非常相似，主要的差别在于：LTC3553以低噪声LDO取代LTC3554的200mA降压稳压器，因为有些系统需要一个低噪声轨，而与降压开关稳压器相比，该低噪声轨可由LDO更稳定地提供。该低压差(LDO)稳压器提供高达1 50mA的输出电流。其稳定的输出电压可调节至0.8V，而不受降压型稳压器输出的影响。该LDO的功率输入可作为一个接脚来使用，因而在某些场合中，则允许透过由降压型转换器输出为LDO供电来提升LDO效率。降压型稳压器和LDO用纤巧陶瓷输出电容器均可稳定，从而无需较大和昂贵的钽或电解质电容。该LDO消耗额外的2A静态／电池漏电流，待机模式的电流总共为12A(所有输出均导通)。LTC3553还提供一个逻辑接脚(sEQ)，以选择降压稳压器和LDO输出的排序顺序。LTC3554具有两个相同的降压转换器，因此不需SEQ接脚；排序在内部设定为BUCKl在先，BUCK2随后。LTC3553没有FSEL和PGOOD接脚。LTC3553的降压稳压器以1 125MHz工作，以实现最高效率。LTC3553没有PGOOD输出接脚。

结论

电池技术的不断进步，使得实时是小型便携设备的功能和效能水平也能不断提升。电源管理技术领域中的类似发展，则使相关产品的系统设计者可以从小型电池获得更长的操作和待机时间，并缩小产品尺寸。凌力尔特的新型微功率PMIC产品，适于满足这些小型可再充电应用的要求，透过数量较少、尺寸较小的外部部件以缩减解决方案的总体尺寸，让这些微功率lc简化了设计，同时，采用各种降电流电路方法更可减少系统电流消耗。这些特点实现了更精小的设计、更长的电池续航力、更小的部件尺寸，最后将能满足客户的需求。