消費者對電池供電手持設備的小型化、低成本化以及通過接受多種輸入電源來實現(xiàn)易用性的需求對系統(tǒng)設計工程師帶來了諸多的挑戰(zhàn)。利用PowerPath電池管理器系列可以有效解決這些挑戰(zhàn)，它具有獨立的自主操作特性，能夠?qū)Χ喾N電源(如汽車適配器、FIReWIRe輸入、交流電適配器、USB端口和電池本身)之間的無縫切換實施高效管理。

對于如今的電池供電手持設備的系統(tǒng)設計工程師來說，他們所面臨的一些主要挑戰(zhàn)包括最大限度地降低功耗、最大限度地提高效率、簡化設計以及降低成本。

現(xiàn)今的許多便攜式電池供電電子產(chǎn)品可從交流電適配器、汽車適配器、USB端口或鋰離子/聚合物電池獲得電源。然而，對這些不同電源之間的電源路徑控制進行自主管理具有極大的技術挑戰(zhàn)性。一直以來，設計師們都試圖采取“分立的方式來完成該功能，即采用大量MOSFET、運算放大器和其他的分立元件，但其間遇到了有可能引發(fā)重大系統(tǒng)問題的熱插拔和大涌入電流等難題。近來，即使是分立IC解決方案也需要采用多顆芯片來實現(xiàn)一個實用的解決方案，而集成化的電源管理器IC則能夠輕易地解決這些問題。此外，IC的自主獨立操作還免除了增設一個用于實現(xiàn)充電終止功能的外部微處理器的需要，從而進一步地簡化了設計。

當采用諸如FIReWIRe、未穩(wěn)壓的高電壓(>5.5V)交流電適配器和汽車適配器時，適配器的電壓源和手持設備中的電池之間的電壓差非常大。因此，線性充電器也許不能夠解決高功耗的問題，而采用開關模式拓撲結構的IC卻能夠改善效率，并減輕熱管理問題。值得注意的是，當采用USB、鋰離子/聚合物電池或輸入低于5.5V的適配器來供電時，線性充電器/電源管理器是更加合適的選擇。

PowerPath控制

具有PowerPath控制功能的器件可從USBVBUS或交流電適配器電源來為其自身供電，并對其單節(jié)鋰離子電池進行充電。為了確保一個滿充電電池在連接總線時處于未被使用過的狀態(tài)，該IC通過USB總線來直接向負載供電，而不是從電池獲取功率。一旦電源拿掉，則電流將通過一個內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流至負載，從而最大限度地減少了壓降和功耗。

PowerPath控制的特點：

1.從USB電源、交流電適配器或電池獲得電能；

2.向一個與OUT引腳相連的應用電路以及一個與BAT引腳相連的電池輸送功率(假設接入了一個外部電源，而不是電池)；

3.將對電池充電電流進行調(diào)節(jié)，以確保充電電流與負載電流之和不超過已設置的USB輸入電流限值；

4.交流電適配器電流可通過一個外部器件(例如功率肖特基二極管或FET)連接至輸出(負載側)；

5.具備一項獨特功能，即可采用由交流電適配器提供電源的輸出在向負載供電的同時對電池進行充電；

6.OUT引腳上的負載可優(yōu)先獲得USB輸入電流。

理想二極管

當輸出/負載電流超過了輸入電流限值或輸入電源被拿掉時，一個低損耗理想二極管將從電池來提供電源。通過理想二極管(而不是把負載直接連接至電池)來給負載供電可使一個滿充電電池在外部電源拿掉之前保持滿充電狀態(tài)。一旦外部電源被移除，則輸出電壓下降，直到理想二極管被施加正向偏壓為止。加有正向偏壓的理想二極管隨后將從電池向負載提供輸出功率。理想二極管的正向壓降遠遠低于傳統(tǒng)二極管，而且其反向漏電流也更小。小幅的正向壓降減少了功耗和自發(fā)熱，從而延長了電池的使用壽命。

理想二極管具有以下的特點：

1.當輸出/負載電流超過輸入電流限值或當輸入電源被拿掉時，理想二極管部件將從電池來提供電源；

2.通過理想二極管(而不是把負載直接連接至電池)來給負載供電可使一個滿充電的電池在外部電源被拿掉之前保持滿充電狀態(tài)，并使得器件即使在采用一個完全耗盡的電池的情況下也能夠正常工作；

3.一旦外部電源被移除，則輸出電壓下降，直到理想二極管被施加正向偏壓為止。被加有正向偏壓的理想二極管隨后將從電池向負載提供輸出功率；

4.如果電池是僅有的可用電源或者負載電流超過了已設輸入電流限值，則電池將通過一個布設于BAT和OUT引腳之間的理想二極管電路自動地向負載輸送功率；

5.理想二極管(以及OUT引腳上的推薦電容器)使得IC能夠在無需使用大的體電容器的情況下處理大的瞬變負載和交流電適配器或USBVBUS連接/斷接模式；

6.低損耗理想二極管通過降低與電源路徑有關的IR壓降延長了電池的運行時間。

凌特公司的電源管理器IC系列解決了上述的設計問題。在該領域中，實現(xiàn)了該功能的兩款主要的新產(chǎn)品是LTC4085USB電源管理器和高電壓電池充電器的LTC4089源管理器。

USB電源管理器——LTC4085

LTC4085是一款面向便攜式USB設備的單片式自主電源管理器、理想二極管控制器和獨立型線性電池充電器。LTC4085具有PowerPath控制功能，可從USBVBUS或交流電適配器電源來為系統(tǒng)負載供電，并對單節(jié)鋰離子/聚合物電池進行充電。為了與USB電流限值規(guī)格相符合，LTC4085將在系統(tǒng)負載電流增加時自動減小電池充電電流。為了確保一個滿充電電池在連接總線時處于未被使用過的狀態(tài)，該IC通過USB總線來向負載輸送功率，而沒有采取從電池獲取功率的做法。一旦電源被拿掉，則電流將通過一個200mΩ內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流至負載，從而最大限度地減少了壓降和功耗。提供了用于驅(qū)動一個可選的外部GATEPFET連接器件的板載電路，以便在應用需要的情況下把理想二極管的總阻抗降至30mΩ以下。