【導(dǎo)讀】本文將重點(diǎn)闡述其在不同電源接入場(chǎng)景（存在墻上適配器、僅USB電源可用、未插電）下的操作邏輯，同時(shí)對(duì)比中間總線電源架構(gòu)與傳統(tǒng)“充電器供電”系統(tǒng)的差異，凸顯其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，助力讀者快速掌握LTC3455的核心價(jià)值與應(yīng)用邏輯。在USB外設(shè)電源管理場(chǎng)景中，高集成度、高兼容性與高性價(jià)比的電源轉(zhuǎn)換方案始終是行業(yè)核心需求。ADI推出的LTC3455器件憑借極致的功能集成與精巧的架構(gòu)設(shè)計(jì)，為這一需求提供了優(yōu)質(zhì)解決方案。
ADI提供了多款簡(jiǎn)化USB線纜電源轉(zhuǎn)換的器件，其中LTC3455實(shí)現(xiàn)了超高水平的功能集成度。LTC3455 采用4mm × 4mm QFN封裝，能夠無(wú)縫管理交流適配器、USB線纜和鋰離子電池之間的電源流，同時(shí)符合USB供電標(biāo)準(zhǔn)。此外，兩個(gè)高效率同步降壓轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生大多數(shù)USB供電外設(shè)所需的低壓軌。LTC3455還提供適用于微處理器的上電復(fù)位信號(hào)、為存儲(chǔ)卡供電的Hot Swap?輸出，以及適合用作低電池電量比較器或LDO控制器的非專用增益模塊。整個(gè)USB電源控制電路和兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器僅需225mm2的PCB面積。
圖1為L(zhǎng)TC3455的簡(jiǎn)化框圖，展示了LTC3455得以實(shí)現(xiàn)多種功能的主要組成部分。DC/DC轉(zhuǎn)換是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的降壓轉(zhuǎn)換器功能。每個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器接受一個(gè)名為VMAX的電壓作為輸入。VMAX電壓來(lái)自三種可用電源之一（如下所述），并轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓。所提供的DC/DC轉(zhuǎn)換器是高頻、高效率同步轉(zhuǎn)換器，其特性與LTC3405和LTC3406大致相當(dāng)。VMAX代表中間電壓總線。
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圖1. LTC3455 簡(jiǎn)化功能框圖
存在墻上適配器時(shí)的操作
如果存在墻上適配器，則無(wú)論其他電源是否可用，它都會(huì)為中間VMAX總線供電，進(jìn)而為DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池充電器供電。如果電池也存在，則它通過(guò)LTC3455的恒流、恒壓、定時(shí)終止型線性充電器（功能和特性與LTC4053類似）進(jìn)行充電。
不存在墻上適配器、但USB電源可用時(shí)的操作
如果電源是USB輸入，為了符合USB電流限制要求，USB電源通過(guò)限流電路傳輸至VMAX。VMAX電壓用于運(yùn)行兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。如果所需的負(fù)載功率小于可用的USB功率，則剩余功率用于同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。隨著DC/DC 負(fù)載的增加，電池充電電流會(huì)減小，以使USB輸入電流始終符合要求。最終，當(dāng)負(fù)載功率超過(guò)可用的USB 功率時(shí)，電池充電停止，電池開(kāi)始提供補(bǔ)充功率，通過(guò)內(nèi)部理想二極管進(jìn)入VMAX。在此模式下，部分負(fù)載電流由可用的USB電源提供，其余部分由電池提供。
這種中間總線電源架構(gòu)在系統(tǒng)層面具有重要優(yōu)勢(shì)。與所謂的“充電器供電”系統(tǒng)（其中DC/DC負(fù)載與電池并聯(lián)）相比，這種系統(tǒng)能夠在沒(méi)有電池或電池電量完全耗盡的情況下運(yùn)行。此外，在充電器供電系統(tǒng)中，如果USB電壓首先線性降低至電池電壓，會(huì)造成電能浪費(fèi)。圖3展示了中間總線架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。與充電器供電架構(gòu)相比，中間總線電壓架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更快的充電速度和更低的熱耗散。
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圖2. LTC3455 最簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)方案
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圖3. 相較于充電器供電拓?fù)洌虚g總線在充電速率和功耗方面具有優(yōu)勢(shì)
未插電時(shí)的操作
當(dāng)適配器和USB輸入均不存在時(shí)，LTC3455通過(guò)連接到鋰離子電池的理想二極管為 VMAX供電。
總結(jié)
LTC3455通過(guò)高度集成的功能設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的中間總線電源架構(gòu)，構(gòu)建了一套高效、靈活且符合USB供電標(biāo)準(zhǔn)的電源管理解決方案。其不僅能無(wú)縫統(tǒng)籌墻上適配器、USB線纜與鋰離子電池的電源分配，還通過(guò)高頻高效同步DC/DC轉(zhuǎn)換器保障了低壓軌供電需求，同時(shí)兼顧上電復(fù)位、Hot Swap?輸出等多元輔助功能，且僅需極小PCB面積即可實(shí)現(xiàn)完整電路布局。
相較于傳統(tǒng)“充電器供電”系統(tǒng)，中間總線架構(gòu)更能適應(yīng)無(wú)電池或低電量等極端場(chǎng)景，兼具更快充電速度與更低熱耗散優(yōu)勢(shì)。LTC3455的這些特性使其在各類USB供電外設(shè)中具備廣泛應(yīng)用前景，為簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)、提升系統(tǒng)可靠性與能效提供了有力支撐。
