數(shù)碼相機(jī)、便攜式GPS系統(tǒng)、MP3播放器和其他功能豐富的移動設(shè)備具有復(fù)雜的電源要求。在這些復(fù)雜的設(shè)備中,必須仔細(xì)管理許多專用電源和負(fù)載之間的電源流,包括電池充電/放電、限流 USB 電源和一組多電壓電源軌,包括用于 CCD 或 LCD 的負(fù)電源軌。電源軌必須進(jìn)行排序和跟蹤,故障必須干凈地處理并傳達(dá)給微控制器。
當(dāng)這些要求加在一起時(shí),將高效而強(qiáng)大的電源系統(tǒng)壓縮到手持設(shè)備中的任務(wù)似乎幾乎是不可能的。凌力爾特通過一系列稱為PMIC(電源管理集成電路)的器件解決了這個(gè)問題,該器件大大簡化了復(fù)雜的可充電電池電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
一些凌力爾特PMIC使用具有獨(dú)特蝙蝠軌道功能的開關(guān)PowerPath控制器拓?fù)?,允許充電電流高于USB限值(見圖1),以實(shí)現(xiàn)更快的電池充電速度。這里介紹的數(shù)碼相機(jī)電源解決方案利用了這一功能和其他強(qiáng)大的PMIC功能。
圖1.電池充電電流與電池電壓的關(guān)系。
完整的數(shù)碼相機(jī)電源系統(tǒng)
圖2顯示了使用LTC3586 PMIC作為電源交通控制中心的完整數(shù)碼相機(jī)電源解決方案。其 4mm × 6mm QFN 封裝包括一個(gè) USB PowerPath 管理器、一個(gè)電池充電器,以及一個(gè)升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、一個(gè)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器。LT3587 采用 3mm × 3mm 封裝,用于驅(qū)動一個(gè) CCD 和一個(gè) LED 背光,用于具有一個(gè)高壓單片式逆變器和雙通道升壓型轉(zhuǎn)換器的 LCD 屏幕。
圖2.適用于便攜式攝像機(jī)的完整電源解決方案。
開關(guān)電源路徑控制器使可用功率最大化
LTC3586 實(shí)現(xiàn)了凌力爾特獨(dú)特的蝙蝠軌道?技術(shù),可最大限度地利用USB源的可用功率,為負(fù)載提供電流或以高于線性充電器可實(shí)現(xiàn)的速率為電池充電。
開關(guān) PowerPath 控制器可保持對 USB 應(yīng)用平均輸入電流的精確控制。輸入電流的平均電平由兩個(gè)數(shù)字輸入的狀態(tài)控制,可設(shè)置為 100mA、500mA、1A 或掛起 (500μA)。開關(guān) PowerPath 控制器非常高效,可從 600mA USB 電源獲得超過 500mA 的電池充電電流(圖 1)。
在整個(gè)電池電壓范圍內(nèi),電池充電效率在85%至90%之間。相比之下,傳統(tǒng)線性充電器的效率低至57%,產(chǎn)生的損耗為熱量。有關(guān)電池充電器效率與電池電壓的函數(shù)關(guān)系圖,請參見圖3。
圖3.無外部負(fù)載下的電池充電效率與電池電壓的關(guān)系(P.BAT/P總線).
即時(shí)啟動操作
LTC3586 還具有瞬時(shí)接通操作功能,即使電池電壓低于系統(tǒng)截止電壓,當(dāng)施加外部電源時(shí),Camera 也能立即工作。這是通過生成單獨(dú)的電壓軌V外,當(dāng)電池低于3.3V時(shí),與電池電壓解耦。當(dāng)施加外部電源時(shí),PowerPath 控制器將負(fù)載電流優(yōu)先于電池充電電流,并調(diào)節(jié) V外至 3.6V,使系統(tǒng)能夠在施加外部電源后立即運(yùn)行。即時(shí)啟動功能在相機(jī)應(yīng)用中非常重要,因?yàn)橹匾獣r(shí)刻不會等待電池充電。
故障處理
這兩個(gè)設(shè)備上的 FAULT 信號旨在協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)無縫故障處理。通過使故障信號同時(shí)作為輸入和輸出,兩個(gè)芯片可以相互傳輸故障事件。如果任一設(shè)備出現(xiàn)故障,則所有輸出關(guān)閉,從而保護(hù)系統(tǒng)和電池免受損壞。使能線和故障信號應(yīng)上拉至相同的電壓。在圖 2 中,LDO3V3 穩(wěn)壓器用作 FAULT 信號的上拉電壓和低功耗微控制器的電源,用于處理按鈕事件和對電源進(jìn)行排序。FAULT 引腳還充當(dāng)輸入,因此,在使能任何輸出之前,必須為高電平。
緊湊型 LED 驅(qū)動器
LT?3587 LED 驅(qū)動器專為驅(qū)動多達(dá) 20 個(gè) LED 而設(shè)計(jì),平均 LED 電流介于 1mA 和 3587μA 之間。當(dāng) LT<> 的 V出3用作電流調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器,VFB3引腳可用作過壓保護(hù)功能。通過在 V 之間連接一個(gè)電阻外和 VFB3器件限制 V 上的最大允許輸出電壓出3.此功能在 LED 應(yīng)用中非常重要,因?yàn)槿绻麤]有它,如果其中一個(gè) LED 打開,客戶端設(shè)備可能會損壞;在這種情況下,隨著電流調(diào)節(jié)環(huán)路增加電壓以試圖調(diào)節(jié)電流,輸出將繼續(xù)上升。
LT3587 中的集成式 LED 驅(qū)動器能夠接受一個(gè)直接的 PWM 調(diào)光信號進(jìn)入其使能輸入 (EN/SS3) 和 / 或通過一個(gè)外部 DAC 實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)光。圖4所示為部分應(yīng)用電路,其中顯示了具有直接PWM和模擬調(diào)光功能的LED驅(qū)動器。
圖4.六個(gè)白光 LED 驅(qū)動器,帶 PWM 和模擬調(diào)光功能。
當(dāng)通過LED的電流發(fā)生變化時(shí),LED可以改變顏色,但PWM調(diào)光在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)保持顏色一致性,因?yàn)镻WM周期的ON部分始終是相同的電流。在PWM調(diào)光中,LED的亮度是平均電流的函數(shù),通過改變PWM信號的占空比來調(diào)節(jié)。在模擬調(diào)光中,通過LED的恒定電流被調(diào)整,這會導(dǎo)致顏色變化。
LT3587 可接受頻率超過 60Hz 的 PWM 信號,以確保無閃爍操作。由于CAP3和V之間的內(nèi)部斷開FET,可實(shí)現(xiàn)高PWM頻率出3.該FET確保CAP3在PWM信號較低時(shí)保持其穩(wěn)態(tài)值,從而將啟動延遲降至最低。對于一個(gè) 100Hz PWM 調(diào)光信號并允許在最低占空比下實(shí)現(xiàn) 10% 的線性度偏差,LT3587 可實(shí)現(xiàn)一個(gè) 30:1 的調(diào)光比。如果需要最大調(diào)整范圍,則可以使用外部DAC(例如LTC2630)將調(diào)節(jié)電壓饋送到IFB3電阻器上,從而產(chǎn)生20,000:1的LED電流范圍。
結(jié)論
LTC3586 和 LT3587 這兩個(gè)高度集成的器件可組合在一起,為便攜式相機(jī)和其他功能豐富的便攜式設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)完整的 USB 兼容型電源解決方案。該解決方案堅(jiān)固、高性能且緊湊,具有高效的電池充電、即時(shí)啟動功能和 LED 保護(hù)功能。
審核編輯:郭婷
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