移動技術從根本上改變了我們獲取、共享和傳播信息的方式。功能豐富的現代手持式和便攜式設備需要多個電源管理電路，包括電池充電器、多個降壓型開關穩壓器和用于看門狗電路的低功耗 LDO。如果這些功能中的每一個都由單獨的電源IC提供，則每個IC（及其外部組件）都會占用寶貴的電路板空間，消耗消耗電池的靜態電流，并顯著增加器件的整體開發和材料成本。LTC3557 將所有電源管理功能集成到單個器件中解決了這一問題。該器件在單個 3mm × QFN 封裝中集成了一個功能齊全的 USB 電源管理器、一個鋰離子電池充電器、三個高頻降壓型開關穩壓器和一個 3.4V 常導 LDO。

特征

LTC?3557 是一款高度集成的電源管理和電池充電器 IC，適用于單節鋰離子 / 鋰聚合物電池應用。表 1 重點介紹了 LTC3557 的一些關鍵特性。

LTC3557 能夠從一個電流受限的輸入 （例如 USB） 獲取電源。可編程電流限值由單個外部電阻器 （R中歐普羅格） 以及 ILIM0 和 ILIM1 引腳的邏輯狀態。表2顯示了輸入電流限值的不同工作模式。

1A（10x）模式保留用于更高電流的輸入電源，例如AC墻壁適配器。或者，可以通過與AC墻壁適配器串聯的外部PFET將電力直接提供給系統負載（VOUT）。輸入電源范圍可以通過使用適當的高壓降壓調節器來擴展，如圖1所示。LTC3557通過VC引腳接管降壓調節器的控制，并將VOUT引腳電壓設置在高于電池電壓的固定偏移處。這種蝙蝠追蹤功能可以以最高的效率為電池充電。在沒有所有其他輸入電源的情況下，電池通過內部200Ω的理想二極管為系統（VOUT）供電。在大電流應用中，可以使用可選的外部＜50mΩ的理想二極管來最大限度地減少從BAT到VOUT的電壓降。

圖1.采用 V 的高壓降壓控制C.

LTC3557 充電器電路采用恒定電流 / 恒定電壓架構來優化電池的充電。電池充電電流由外部電阻器（RPROG） 連接到 PROG 引腳，如下所示：

LTC3557 包括幾種安全機制，以處理可用輸入電流小于編程充電電流的情況。這允許系統設計人員根據正常工作條件設置充電電流，而不是降低充電電流以應對最壞情況。這些安全機制在下面的“正確確定優先級”部分中進行了更詳細的解釋。

LTC3557 包括三個能夠提供高達 600mA 電流的降壓型開關穩壓器。此外，具有固定 3.3V 輸出電壓的始終導通 LDO 可提供高達 25mA 的負載電流。這可用于為看門狗電路或其他低功耗電路供電。

典型應用

圖 2 示出了使用 LTC3557 的典型應用。在此配置中，LTC3557 可在高電壓降壓型電源或 USB/5V 墻上適配器之間自動切換。USB 輸入電流利用 CLPROG 引腳上的 476.2k 電阻器編程為 1mA 的標稱值。充電電流利用 PROG 引腳上的一個 500k 電阻器編程為 2mA。NTC 引腳上的電阻網絡根據 0k NTC 熱敏電阻的 R-T 曲線 40 特性，將電池充電溫度范圍設置為 1°C 至 100°C。CHRG 引腳上的 LED 提供電池充電和狀態信息。

圖2.LTC3557的典型應用電路。

VOUT1設置為3.3V，以驅動更高功率的應用程序，如I/O或磁盤驅動器。VOUT3被設置為1.8V以驅動中等功率應用，而VOUT2被設置為1.2V以驅動微處理器核心。RST2輸出可用于使用PMIC控制引腳提供電源序列。可選的外部理想二極管可用于為從電池汲取重負載的應用提供從BAT到VOUT的較低阻抗路徑。

安全定時器和自動充電

內部安全定時器在充電 4 小時后關閉電池的所有充電電流。只要負載電流在V外不超過外部電源的可用電流，電池保持充滿電狀態。如果負載電流在V外超過外部電源的可用電流，額外的電流從電池中拉出。這會導致電池放電，如果電池電壓降至其浮動電壓的 100mV 以下 （LTC4 為 2.3557V，LTC4-1 為 3557.1V），則啟動一個自動再充電周期。

確定優先級

USB規范對可以從總線中拉出的最大電流有非常嚴格的限制。為此，LTC3557 提供了針對系統負載 （Vout） 如圖 3 所示。功率始終優先于 Vout并且電池充電電流會自動回撥，因此永遠不會超過 USB 電流限制。此功能使電池充電電流能夠編程為正常工作條件，而不是V上的最壞情況負載外.

圖3.簡化的 PowerPath 框圖。

在高溫下，充電電流也會自動回撥，以防止器件過熱。此外，如果 V外由于重載而開始下降，充電電流回撥以維持V外近 V總線.如果系統負載超過編程的USB電流限制，則從電池中汲取所需的額外電流。直接提供給 V 的電源外由于 USB 電源受電流限制，因此通過 WALL 輸入的引腳優先于 USB 電源。

身份符號

CHRG引腳提供有關電池充電狀態的寶貴信息。CHRG 引腳是一個漏極開路輸出，在正常充電周期內被拉低。當充電電流降低到充電電流編程值（C/10）的十分之一時，CHRG引腳被松開，并由外部上拉器件拉高至適當的電源軌電壓。兩種故障模式也編碼到 CHRG 輸出上。如果電池電壓在充電半小時后仍未升至2.85V以上，則認為電池損壞，CHRG引腳將此故障報告為快速閃爍（6Hz信號調制為35kHz）。溫度合格充電可通過 V 上的外部電阻分壓器使能NTC和NTC引腳，如圖4所示。這定義了為電池充電的溫度范圍，并且是NTC電阻器熱特性的函數。當電池溫度超出定義范圍時，CHRG引腳通過緩慢閃爍（1.5Hz信號調制為35KHz）指示NTC故障。

圖4.使用NTC進行溫度合格的充電。

降壓型開關穩壓器

LTC3557 包括三個內部補償 2.25MHz 恒定頻率電流模式降壓型開關穩壓器，每個穩壓器可提供 600mA、400mA 和 400mA 電流。所有降壓型開關穩壓器均可設置為0.8V的最小輸出電壓，并可用于為微控制器內核、微控制器I/O、存儲器或其他邏輯電路供電。圖5所示為降壓型開關穩壓器應用電路。每個降壓型開關穩壓器的滿量程輸出電壓使用電阻分壓器進行編程，如圖所示：

R1的典型值在40kΩ至1MΩ范圍內。電容器CFB消除了反饋電阻產生的極點和FB引腳的輸入電容，還有助于改善遠大于0.8V輸出電壓時的瞬態響應。對于 C C，建議值為 10pFFB適用于大多數應用。

圖5.降壓轉換器應用電路

當輸入電壓非常接近輸出電壓時，所有三個降壓型開關穩壓器均支持 100% 占空比操作（低壓差模式）。每個穩壓器可通過其各自的使能引腳單獨使能。

單個 MODE 引腳將三個穩壓器設置為高效突發模式操作 （MODE = 1） 或低紋波脈沖跳躍模式 （MODE = 0）。對于足夠高的負載電流，在任一模式下，降壓型開關穩壓器都會自動切換到恒定頻率 PWM 模式操作。2.25MHz 的高開關頻率允許使用纖巧型功率電感器，并且不用于 AM 頻段。

降壓型開關穩壓器還包括軟啟動以限制上電時的浪涌電流、短路電流保護和開關節點壓擺率限制電路，以減少 EMI 輻射。建議降壓型開關穩壓器輸入電源（V合1和 V合2） 連接到系統電源引腳 （V外).這允許 V 上的欠壓鎖定電路外用于禁止降壓型開關穩壓器在指定電壓范圍之外工作的引腳。

使用 RST2 進行電源排序

RST2 漏極開路輸出響應降壓型開關穩壓器 2，并在反饋電壓 （FB230） 上升到其最終值的 2% 以內 8ms 后發出上電復位信號。該輸出可利用一個外部上拉電阻器拉至所需電壓電平，并用于對電源軌進行排序。例如，它可用于驅動其他開關穩壓器的使能輸入。

結論

總之，LTC3557 采用緊湊的 4mm × 4mm QFN 封裝，為手持式和移動應用提供了高度集成的解決方案。各種輸入電源和外部可編程輸出電壓使其非常適合廣泛的應用。功能豐富的鋰離子電池充電器可針對多種實際故障情況提供保護，而多功能高頻降壓型開關穩壓器可提供高效電源。

審核編輯：郭婷