具集成型功率器件的I2C控制型电池电源管理IC

丰富的可编程性和遥测用于实现高级充电算法

LTC4155 提供了连续 I2C 状态报告功能，从而使系统软件能全面了解输入电源的状态、故障情况、电池充电循环状态、电池温度和多项其他性能参数。

主要的充电参数可在 I2C 控制下变更，以执行定制的充电算法。与基于微控制器的充电算法或其他可编程型充电算法不同，LTC4155 在软件 I2C 控制下可使用的所有可能之设定值均针对了电池的本质安全性。浮置电压绝对不能设置在 4.2V 以上或 4.05V 以下。同样，电池充电电流可设置为 15 种可能的设定值之一，但是软件绝对不可以把限值提升至高于设计师所设定的水平 — 通过一个选择用于使电池容量与最大充电速率相匹配的编程电阻器。

可向系统软件提供连续的电池温度数据，以动态地调整系统或充电器的运行状态，从而应对极端的操作困境。例如：可在 I2C 控制下减低浮置电压和 / 或充电电流，以增加高环境温度下的电池安全裕量。同样，充电电流或总系统负载电流也可随高温而减小，以降低产品外壳内部的额外发热。

与电池充电器可编程性的所有其他方面一样，LTC4155 实现了一款无需任何软件干预的本质安全充电解决方案。当电池温度降至 0°C 以下或升至 40°C 以上时，电池充电始终暂停。此外，当电池温度上升至高于 60°C 时，还可以选择产生一个故障中断。图 4 示出了 LTC4155 电池温度数据转换器的转移函数，并对自主型充电器切断温度门限做了突出显示。

图 4：LTC4155 电池温度数据转换器的转移函数 (突出显示了自主型充电器切断温度门限)

电源通路即时接通型操作

在传统电源架构中，大多数便携式产品都是直接与电池相连的，因此失效电池会特别容易引发故障。当电池电压过低以至于系统无法运行时，产品有可能表现出无响应状态，甚至在连接至某个输入电源达数分钟之后仍然如此，这可能因此而导致很多查询电话。当电池容量与可用充电电流相比非常大的时候 (例如：采用大容量电池的 USB 供电型系统)，这个问题将进一步复杂化。

凌力尔特的 PowerPath™ 产品 (比如：LTC4155) 将系统电源轨与电池分隔开来，以实现即时接通型操作，并解决由深度放电电池所引起的两个最令人困扰的问题。

第一个问题是：当系统电源轨直接连接至电池时，充电电流与系统负载变得难以区分。当电池深度放电时，在电池电压达到某个较为安全的水平之前，电池制造商建议用户使用一个大为减小的初始充电电流。假设最小或没有系统负载电流，必须对于电池将该涓流充电电流设置在一个安全的水平。

其次，在直接连接型电池系统中，倘若系统在涓流充电期间可供使用，则准备用于电池的充电电流有很大部分将被分流至系统电源轨。因此而减小的电池充电电流将使恢复时间相应地延长。一个巨大的系统负载会导致净电池电流反向，从而使电池进一步放电。在这种低电池电量情况下，便携式系统有可能因为系统电源轨上的电压不足而无法对用户的操作做出响应。由于可提供给共接式电池和系统电源轨的功率有所降低，因此无响应的持续时间至少将增加 10 倍。

当电池深度放电时，LTC4155 可为系统电源轨提供 3.5V 电压，以实现即时启动。由于电池电压在预充电阶段上升，因此 LTC4155 无缝和自动地转换至一种效率较高的模式，以加快充电速度并最大限度地抑制热量的产生。图 5 示出了可提供给系统电源轨的电压与电池电压的函数关系。

图 5：VOUT 电压与电池电压的关系曲线

LTC4155 电池充电电流的设置独立于输入电流限值，旨在消除电池充电电流限制条件与输入功率限制条件之间的相互影响。输入电流限值可以仅根据输入电源的限制条件进行设置。同样，电池充电电流也可以只依据电池容量来设置。LTC4155 始终执行输入电流限值，并在需要的情况下使“为系统负载供电”的优先级高于“电池充电”。

面对非理想电源时的坚固性

当输入电压开始下降至一个不可接受的水平时，LTC4155 将自动减小输入电流。在高充电电流水平下，如果采用尺寸过小的导线经由轻微腐蚀的连接器连接至尺寸过小的适配器，或者任何数目的条件超出了惯常的设计范围，就会出现上述状况。

倘若不加干预，那么 IC 的输入电压将继续下降，并最终降至欠压闭锁门限以下。IC 随后将停机，允许输入电压恢复并重新起动整个循环过程。LTC4155 在糟糕的情况下做到了最好。当输入电压降至 4.3V 时，LTC4155 可使其输入功率按照需要的额度平稳地减低，以避免输入电压的进一步下降。在该模式中，虽然输送至系统负载和电池的电流小于编程值，但假如允许输入电压振荡继续下去，那么这个数值将会更小。此外，LTC4155 还可产生一个 I2C 状态报告和任选的中断信号，以提醒系统：终端用户可能需要采取校正或诊断措施以恢复最大充电电流能力。

结论

LTC4155 实现了高电流能力和高效率与小巧单片式 PCB 占板面积的完美组合，非常适合于采用大型锂电池的便携式设备，在此类设备中，非常重视板级空间，同时希望尽量减少发热量和充电时间。可兼容 USB 规范的输入限流设定值进一步扩展了通用性，允许利用无处不在但功率较低的电源提供充电。大量的遥测可实现基于变化的环境或应用条件之定制运行状态，而并未牺牲自备的电池安全性。尽管面对着诸如电池深度放电或阻性输入电源电缆尺寸过小等常见问题，但仍然能够不间断地向系统电源轨输送功率。LTC4155 采用的是 28 引脚 4mm x 5mm QFN 封装。