去年，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)了十億多部手機(jī)，2.2億臺(tái)筆記本電腦，1.4億只mp3，9千萬(wàn)數(shù)碼相機(jī)(dsc)以及1千萬(wàn)套個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備(pnd)。依據(jù)內(nèi)部系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)說(shuō)，所有的這些設(shè)備都有一定的共性。首先，它們都是由電池供電的，通常都是利用某種鋰離子電池(li-ion)作為主電源，而利用另一個(gè)輸入電源作為備份或者為了充電。其次，它們都內(nèi)置了一定的存儲(chǔ)設(shè)備，通常包括某種rom、ram或nand閃存，而在許多時(shí)候還有一個(gè)硬盤(pán)(hdd)或sdio卡。根據(jù)技術(shù)調(diào)查機(jī)構(gòu)idc的最新研究，去年全世界共生產(chǎn)了1610億gb的數(shù)字信息。這相當(dāng)于需要用20億臺(tái)ipod來(lái)存儲(chǔ)這些信息。
　
　　但是，上面沒(méi)有提及的另一類(lèi)產(chǎn)品，就是將上述產(chǎn)品功能中的兩種甚至三種組合到一起的產(chǎn)品，如便攜式媒體播放器(pmp)或數(shù)字媒體廣播(dmb)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品也利用鋰離子電池作為主電源，并具有很大的存儲(chǔ)容量。它們正在成為消費(fèi)電子領(lǐng)域中的重要播放設(shè)備。

　　pmp或dmb產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是他們都能播放mp3和mp4格式。因此，利用一臺(tái)設(shè)備就可以欣賞來(lái)自dvd-cd或者從網(wǎng)站上下載的音樂(lè)和電影。典型地，設(shè)備的存儲(chǔ)媒質(zhì)可以存儲(chǔ)超過(guò)150小時(shí)的視頻或者1200小時(shí)的音樂(lè)。但是，和其他任何依賴(lài)電池供電的手持設(shè)備相類(lèi)似，這些pmp設(shè)備的制造商面臨前所未有的壓力，他們必須將諸多的功能集成到體積和外形受限的結(jié)構(gòu)里，同時(shí)還要提供更長(zhǎng)的工作時(shí)間。

　　由于絕大多數(shù)pmp都具備視頻播放和mp3播放的功能，內(nèi)部電路要求多個(gè)功率電平不等的低電壓軌。其原因是很清楚的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)數(shù)字大規(guī)模集成電路的工作電壓為1.5v或更低。同時(shí)，存儲(chǔ)器和i/o所需電壓為2.5～3.3v。于是，采用多負(fù)載點(diǎn)(pol)dc/dc變換器對(duì)來(lái)自鋰離子電池的電壓進(jìn)行直接變換是不現(xiàn)實(shí)的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須采用更多的集成方案。

　　絕大多數(shù)電池供電的手持設(shè)備都利用一塊定制集成電路(asic)來(lái)處理電池充電、功率通道控制、提供多路電源電壓，以及保護(hù)功能(例如實(shí)際的輸出開(kāi)路和精密的usb電流限制)等。采用這種方案的目的很明確，就是可以用一枚器件來(lái)滿足所有的電源管理方面的需求。不過(guò)，這種方案也存在一些缺點(diǎn)。首先，asic是采用特定的晶圓制造工藝來(lái)制造的，要實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能的最佳性能非常困難。其次，對(duì)于短動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)周期的設(shè)計(jì)變得更為重要的是asic的定義和研發(fā)所導(dǎo)致的交貨周期過(guò)長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，一塊電源管理asic從概念到交貨需要的時(shí)間在一年半以上。而在此周期內(nèi)，一種特定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可能已經(jīng)更改了三次或更多。

　　用于電源管理的應(yīng)用定制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

　　絕大多數(shù)的電池供電的手持設(shè)備通常可以用一個(gè)ac適配器，一個(gè)通用串行總線(usb)，或者一塊鋰/聚合物電池來(lái)供電，但是，如何實(shí)現(xiàn)這些電源間的電源通道控制是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。直到最近，設(shè)計(jì)師還在試圖利用分離的方式，即用一組mosfet以及運(yùn)算放大器等來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，但他們面臨著很大的問(wèn)題，如熱插拔和很大的瞬間電流等，這些都會(huì)引起很大的系統(tǒng)問(wèn)題。

　　在各類(lèi)電池供電的手持設(shè)備中的功能和性能方面存在一定的共性，這些產(chǎn)品中可以使用應(yīng)用定制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(assp)，且沒(méi)有在單晶圓制造工藝中出現(xiàn)的與ic制造相關(guān)的性能折衷。linear公司最近開(kāi)發(fā)出了新一代的這類(lèi)產(chǎn)品-ltc3555，該產(chǎn)品代表著這類(lèi)應(yīng)用中的性能和功能上的一個(gè)新水平。

　　ltc3555無(wú)縫地管理交流適配器，usb和鋰離子電池之間的功率流，符合usb標(biāo)準(zhǔn)，所有部分均封裝在一個(gè)4×5mm qfn內(nèi)。似乎這還不足夠，它還帶有一個(gè)全功能的鋰離子/聚合物電池充電器，能夠提供高達(dá)1.2a的充電電流，再加上三個(gè)用來(lái)產(chǎn)生絕大多數(shù)usb外設(shè)所需的低電壓軌的高效率同步降壓轉(zhuǎn)換器。此外，ltc3555還提供一個(gè)恒定的25ma的低壓差線性調(diào)節(jié)器來(lái)為實(shí)時(shí)時(shí)鐘(rtc)和低功率邏輯電路供電。整個(gè)器件可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的i2c接口或簡(jiǎn)單的i/o口來(lái)控制。

　　圖1：ltc3555的簡(jiǎn)化方框圖和原理圖

　　ltc3555的應(yīng)用電路圖如圖1所示，圖中顯示了多功能的實(shí)現(xiàn)原理。dc/dc變換是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的降壓變換。ltc3555的三個(gè)片上降壓變換器都工作在電流模式控制，效率高達(dá)95%，具有i2c或芯選觸發(fā)突發(fā)模式或自動(dòng)的觸發(fā)突發(fā)模式。dc/dc變換器的開(kāi)關(guān)頻率為2.25mhz，允許使用很小的外部電容和電感。這些降壓變換器的連續(xù)輸出電流分別為1a，400ma和400ma，輸出電壓在0.8-3.6v之間可編程。

　　ltc3555的功率提供方法與現(xiàn)有的電池和電源管理ic不同，實(shí)際上是電荷饋送(charger-fed)系統(tǒng)。在一般的電源管理ic中，外部電源并不直接為負(fù)載供電。而是由ac適配器或usb口為電池充電，然后再為負(fù)載供電。在電池被過(guò)度放電或根本就沒(méi)有任何電量的情況下，為負(fù)載供電會(huì)有一個(gè)延遲。這是因?yàn)殡娔軣o(wú)法直接從電池取走，直到電池獲得了所需的最少量的電荷后方可。使用ltc3555后，就可以消除該延遲，只要墻體適配器或usb一插上