摘要：本文介绍了具有开关电源通路管理的集成电路设计面临的问题和完整解决方案。

关键词：Linear；电源管理；PMIC

背景

USB技术提高了电子产品的便携性，同时需要较大的电池容量为更多功能供电。以个人媒体播放器为例，随着可下载媒体内容的爆炸性增长，人们想要将PC中的数据传送到便携式手持设备，USB使得这种传送速度更快。用同样的USB端口给设备充电也很方便。不过，用USB端口给设备的电池充电时，在功率上有一些限制。电源通路(PowerPath)拓扑集成电路解决了这些问题，为最终用户带来了各种益处，例如能够自主和无缝地管理各种不同的输入电源、电池、以及为负载供电、以最低的热量快速充电以及实现“即时接通”工作。凌力尔特公司提供的LTC3555是一种电源管理集成电路(PMIC)，片上有基于开关模式的电源通路管理器、锂离子电池充电器、3个降压型稳压器、以及LDO。该器件具有很多高性能功能，有益于最终产品，其微型扁平QFN封装以及极少的外部组件可为手持式电子产品组成简单、紧凑和经济的解决方案。

主要的设计难题

在很多情况下，能够用USB端口给电池充电为用户提供了更大的方便。但是，USB规范对USB电流有一定限制。一个基于USB的电池充电器必须尽可能高效率地从USB端口抽取尽可能多的功率，以满足今天的电源密集型应用在空间和热量方面的严格限制。

在产品内管理电源通路是另一个问题。例如，今天很多由电池供电的便携式电子产品可以用交流适配器、汽车适配器、USB端口或锂离子/聚合物电池供电。不过，自主管理这些电源、负载和电池之间的电源通路带来了巨大的技术挑战。传统上，设计师们一直尝试用少量MOSFET、运算放大器和其它分立组件实现这一功能，但是一直面临着热插拔、大浪涌电流等巨大的问题，这些问题可能引起严重的系统可靠性问题。直到最近，即使分立的集成电路解决方案也需要几个芯片来实现一个实用的解决方案。

便携式消费类电子产品常常采用锂离子电池和锂离子聚合物电池，因为这类电池的能量密度相对较高─与使用其它可用化学材料制成的电池相比，在给定的尺寸和重量限制条件下，它们的容量更大。随着便携式手持产品变得越来越复杂，它们消耗的功率也更多，因此对较高容量电池的需求也越来越大了，对更先进的电池充电器也产生了相应的需求。容量较大的电池需要较高的充电电流或者更多的时间才能充电至满电量。大多数消费者希望充电时间较短，因此提高充电电流似乎是明显可取的，但是提高充电电流带来了两大问题。首先，就线性充电器而言，电流增大会增加功耗，也就是热量，将典型的实际功率“最大值”降至2.1W。其次，根据主控制器协商好的模式，充电器必须将从5VUSB总线吸取的电流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。这种对高效率充电的需求，加之电池充电器集成电路必须实现高水平的功能集成、以及节省电路板空间和提高产品可靠性的需求，都给电池供电型电子产品设计师带来了压力。
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