消费者手持设备中最流行的电池解决方案之一是古老的双电池AA(碱性或镍氢)电源，特别是在GPS导航仪、数码相机和MP3播放器中。AA电池很容易获得，成本相对较低，功率密度高。这些便携式设备中有许多都配有插件式墙壁适配器，并提供USB总线(用于数据传输)。USB总线也可以用来供电。问题是如何在这三种不同类型的电源之间无缝切换:2节AA，墙壁和USB。解决方案是LTC3456。

LTC3456是一款完整的系统电源IC，可无缝管理交流墙壁适配器、USB和2-AA电池之间的电源流，同时符合USB电源标准——所有这些都采用4mm × 4mm QFN封装(图1)。该器件产生两个独立的电源轨:3.3V(固定)主电源和1.8V(可调)核心电源。此外，LTC3456包含一个功能齐全的USB电源管理器，一个用于为存储卡供电的热插拔输出和一个适合用作低电池比较器或LDO控制器的未提交增益块。该设备还产生一个始终活跃的V(MAX)输出，适合为实时时钟等关键模块供电，即使在关机期间也需要保持活跃。

关于LTC3456

LTC3456包含四个高效率的1MHz固定频率开关稳压器，工作效率高达92%。图2显示了一个典型的LTC3456应用程序。在便携式应用中使用的大多数处理器需要双电源电压。这些电压可以是I/O电路的3.3V和处理器核心的1.5V或1.8V。此外，处理器可能要求电源以特定顺序启动，以防止处理器锁存或不当启动。通常内核供电必须在I/O供电之前出现。

LTC3456的核心和主输出内置电源排序。在上电时，V(INT)输出，一个固定的3.3V电源，是第一个上电。它为大部分内部电路供电。该输出的外部长值应该是有限的(有关详细信息，请参阅LTC3456数据表)。核心输出，从0.8V到1.8V可调，接下来是V(主)输出。V(主)输出，一个固定的3.3V电源，在核心输出进入调节后，以0.8ms(类型)的延迟上电。V(MAIN)输出通过内部0.4欧姆 (type) PMOS开关从V(INT)输出产生，可用于为I/O电路供电。0.8ms的延迟使处理器有足够的时间在外围电路上电之前稳定系统时钟和加载内部寄存器。

LTC3456产生一个核心输出，从0.8V到1.8V可调，适用于为新的低压处理器(ARM和其他)供电。LTC3456控制方案允许核心输出100%占空比操作。当核心输出由电池供电时，它提供低差操作，从而延长电池寿命。当由电池供电时，主转换器和核心转换器都提供突发模式操作(Mode引脚可选)，从而在轻负载下实现高效率，如图3所示。当由电池供电时，Core转换器的效率超过92%。当从USB/墙壁电源供电时，突发模式操作被禁用。图4显示了从USB供电时的系统效率。当从USB供电时，主转换器达到高达90%的效率。

LTC3456有一个内置的热插拔输出，适合为闪存卡供电。热插拔输出具有短路和反向电压阻断能力。它允许存储卡热插拔进入和退出系统。它有一个内置的120mA(类型)电流限制，适合为闪存卡供电。

LTC3456具有主输出和核心输出的短路保护功能。它还为除V(MAX)输出外的所有输出提供输出断开。在关机时，核心，主和热插拔输出都被放电到地。V(MAX)输出是V(BATT)、V(INT)、V(EXT)和USB电压中最高的。该输出可用于提供最大1mA输出电流。即使在IC关闭时，V(MAX)输出也保持活跃，并且适合像实时时钟一样向关键系统块供电。

PowerPath控制

LTC3456包含专有的PowerPath控制方案，可以无缝地将系统电源从2-AA电池切换到USB/墙壁电源，反之亦然。图5显示了内部电源路径的简化框图。交流适配器和USB总线通过V(EXT)引脚向开关稳压器供电。LTC3456包含一个全功能的USB电源管理器，通过USBHP和SUSPEND引脚的状态来控制来自USB引脚的电源流。根据USBHP引脚的状态，通过USB引脚的电流被精确地限制在100mA或500mA。所有USB功能都可以通过将SUSPEND引脚拉高来禁用。

当2aa电池电压(1.8V至3.2V)必须提升以产生3.3V输出，USB/墙壁电源(4V至5.5V)必须降压以产生相同的电压时，DC-DC转换是一项特别具有挑战性的任务。LTC3456通过BOOST和BUCK2转换器完成这项任务。这是产生3.3V电源轨的最有效的方法。当从电池或USB/墙壁适配器产生3.3V输出时，LTC3456的效率大于90%。核心输出(1.8V)通过BUCK1 (USB/墙壁供电)和BUCK3(电池供电)转换器产生。LTC3456的独特拓扑结构通过单个电感产生1.8V导轨，从而节省成本和空间。当电池产生1.8V输出时，效率大于92%。LTC3456的各种工作模式如表1所示。

便携式设备需要从电池电源无缝切换到USB或墙壁电源，反之亦然，以确保系统平稳运行。例如，用户在连接USB线的便携式MP3播放器上播放音乐。如果USB连接线突然从设备上拔掉，用户应该能够继续听音乐而不会受到任何干扰。LTC3456通过系统电源的无缝切换使其成为可能。图6显示了图2电路的USB和2- aa电池电源切换波形。当Suspend引脚从低到高时，USB电源不可用。主输出和核心输出在切换时均显示小于±2%的总偏差，从而无缝切换到处理器核心和外围电路。

易于与微处理器接口

LTC3456简化了与微处理器的接口任务。PWRON, PWRKEY, PBSTAT和重置引脚为处理器提供所有必需的系统信息，并简化电源排序。PWRON, PWRKEY和PBSTAT键简化了有序上电和关闭IC的任务。该数据表包含时序图，并给出了有关其操作的详细信息。

LTC3456还包含上电复位电路(通过引脚访问)重置)，在上电和关机期间都处于活动状态。上电复位需要使处理器在上电时处于复位状态，并且必须使处理器在所有系统电源稳定之前不开始操作。LTC3456的内建上电复位电路监测V(INT) (3.3V)和Core (1.8V)电压，并通过接口到处理器重置销。的重置在初始上电期间引脚保持低电平。当主输出和核心输出都进入调节时，复位延迟定时器被激活。之前有一个完整的262ms超时重置被释放，处理器被允许从复位状态中出来并开始运行。262ms的超时延迟为处理器初始化内部寄存器/ ram提供了足够的时间。在断电期间重置别针又拉低了。这防止微处理器进入任何随机操作模式。

图7显示了图2电路在电池供电模式下的上电和下电波形。的重置当电池或外部供电时，电路的工作原理类似。的重置在V(CORE)进入调节后，引脚保持低延迟262ms。当IC关断时，V(MAIN)和V(CORE)输出都与输入电源断开并放电到地。这可以防止输出被卡在不确定的逻辑电平状态，并对微处理器的操作产生不利影响。它还确保在上电期间输出以可预测的方式上升。

电压监测

LTC3456具有片上增益块，可用于低电量检测，低电量跳闸点由AIN引脚的两个电阻设置(图2)。AIN的标称电压为0.8V。AO引脚是一个开漏逻辑输出，当引脚AIN的电压低于0.8V时，它就会吸收电流。增益块也可以配置为驱动外部PNP或PMOS晶体管以产生辅助电压。

此外，LTC3456具有板载电压比较器电路，用于检测USB或墙壁电源的存在，并具有状态输出EXT_PWR销。的开漏逻辑输出EXT_PWR可下沉至5mA，适合驱动外部LED。板载电压检测器连续监测USB电压和交流适配器电压的状态(通过WALLFB引脚)。只要USB或墙壁电源可用并处于调节状态，即可使用EXT_PWR大头针拉低了。

便携式GPS导航电源

如今的便携式GPS导航仪使用两节AA电池或一个交流适配器，并配有USB总线(用于数据传输)。长电池寿命和小系统尺寸是对电源的关键要求。GPS导航仪中使用的微处理器通常需要至少两种不同的电压供应:通常3.3V用于I/O电路，1.5V或1.8V用于处理器核心。导航器可能还需要一个辅助2.8V电源电压来偏置LCD显示控制器IC。

图8展示了一个完整、紧凑、高效的便携式GPS导航电源。V(MAIN)(固定3.3V)为I/O电路提供电源。处理器核心的电源V(core)设置为1.8V，可以通过改变反馈电阻比来调节。3.3V热插拔输出为flash存储卡供电。LTC3456包含一个未分配增益块(引脚AIN和AO)，可用作低电量指示器或LDO控制器。图8中的电路显示增益块被用作带外部PNP的LDO，从主输出产生辅助2.8V输出电压。辅助2.8V电源用于为LCD控制器IC供电。LTC3456的V(MAX)输出即使在关机时也保持活跃，并用于为实时时钟供电。

结论

LTC3456是一款完整的系统电源管理IC，可无缝管理交流适配器、USB电缆和2-AA电池电源之间的电源流。集成USB电源管理器、高效DC-DC转换器、热插拔控制器和低电量指示灯等众多功能被压缩到4mm × 4mm QFN封装中。外部组件数量和整体系统成本被最小化。简单，设计灵活性，高集成度和小尺寸使LTC3456成为许多便携式USB设备供电的理想选择。