节省空间的单芯片电源解决方案

LTC®3675 是一款节省空间的单芯片电源解决方案，适用于采用单节锂离子电池运行的多电源轨应用。其 4mm × 7mm QFN 包含两个 500mA 降压稳压器、两个 1A 降压稳压器、一个 1A 升压稳压器、一个 1A 降压-升压稳压器、一个能够驱动高达 25mA 双 LED 串的升压 LED 驱动器，以及一个用于为内务微处理器供电的始终接通的 25mA LDO。所有调节器均可通过 I 进行控制2C. 图 1 显示了由单个锂离子电池运行的八轨解决方案。

图1.锂离子电池连接到八个电源轨，包括一个LED驱动器，使用单个IC。

开关稳压器特性

LTC3675 中的所有稳压器都是内部补偿单片式同步稳压器。降压稳压器和降压-升压稳压器可通过使能引脚或 I 使能2C，而升压稳压器通过 I 使能2仅限 C。稳压器的反馈调节电压可通过I2C 范围为 425mV 至 800mV，步长为 25mV。

每个稳压器提供两种轻负载操作模式。降压稳压器提供突发模式操作以实现最高效率，并提供脉冲跳跃模式以实现更可预测的 EMI。升压和降压-升压稳压器提供突发模式操作和 PWM 模式。每个稳压器的工作模式可通过 I 进行编程2C.

调节器还具有 I2开关边沿的 C 可编程压摆率控制，其中快速开关可产生更高的效率，而慢速开关可改善 EMI 性能。

并联降压稳压器可提高负载电流能力

LTC3675 的任意两个连续编号的降压型稳压器可以并联组合，以产生具有组合负载电流能力的单个稳压器输出。例如，降压稳压器1（能够提供1A）和2（能够提供1A）可以并联，以产生能够提供高达2A负载电流的单个降压稳压器。类似地，降压稳压器2和3可以并联以构成负载能力高达1.5A的单个降压稳压器，降压稳压器3和4可以并联以构成负载能力高达1A的单个降压稳压器。

当两个降压稳压器组合在一起时，编号较低的降压稳压器用作主稳压器，并控制编号较高的从降压稳压器的功率级。组合降压稳压器的行为通过主稳压器（编号较低）进行编程。要将降压稳压器配置为从机，其反馈引脚必须连接到V在主稳压器和从降压稳压器的开关节点短接至一个公共电感。从开关引脚到电感器的走线阻抗必须保持一致，以便在两个功率级中获得更好的电流分布。不相等的走线阻抗可能会影响组合降压稳压器的负载能力。

图2显示了一个应用，其中降压稳压器1和2与降压稳压器1作为主稳压器，降压稳压器2作为从稳压器并联。

图2.并联降压稳压器1和2可提高负载电流能力。12V 输出使用通常用于 LED 灯串的升压产生。

LED 驱动器特性

LED 驱动器能够驱动两个 LED 串，每个串最多 10 个 LED。LED驱动器也可以配置为高压升压稳压器。

当配置为双串LED驱动器时，LED1或LED2引脚上的较低电压是调节点。在图 1 中，LED_FS引脚上的 20k 电阻将 LED 满量程电流设置为 25mA。在此电流水平下，两个 LED 串之间的匹配度优于 1%。自动渐变电路允许LED电流以用户编程的速率改变电平。

对于要求LED在高于25mA的电流下偏置的应用，可以通过I在程序寄存器中设置一个位，使编程电流加倍2C. 对于20k的LED_FS电阻，设置此位可设置50mA的满量程电流。在此模式下使用时，输出电压限制为20V

配置为高压升压稳压器的LED驱动器

LED 驱动器可配置为使用 I 的高压升压稳压器2C 命令。LED_OV引脚充当反馈引脚。高达 40V 的输出电压可利用外部电阻器进行设置。在图2中，LED驱动器配置为升压稳压器，提供12V输出。为了保持稳定性，平均电感电流不得超过750mA。对于 12V 输出，可在整个输入电压范围内提供高达 150mA 的负载电流。

按钮接口和顺序上电

LTC3675 可采用 ONB 引脚上电或关断。与ONB、RSTB和WAKE引脚相关的所有时序均由CT电容编程。在下面的讨论中，假设CT电容为0.01μF。

稳压器可以使用按钮接口和精密使能阈值按顺序启动。当所有稳压器均关断时，使能引脚门限为650mV。一旦通过 I 使能稳压器2C或其使能引脚，其余使能引脚的门限精确设置为400mV。这允许良好控制的顺序上电。

初始上电后，如果尚未使能稳压器，将ONB引脚保持低电平400ms会导致WAKE引脚变为高电平五秒钟。WAKE引脚可以硬连接到使能引脚，以便为任何单个稳压器上电，然后其输出可用于为另一个稳压器上电。以这种方式，LTC3675 可以按顺序上电，如图 3 所示。图4显示了降压稳压器1、降压稳压器2和降压稳压器3的顺序上电。在唤醒引脚变为低电平之前，I2必须编写 C 命令以加强降压 1 的启用状态。否则，当 WAKE 拉低时，降压稳压器 1 关断，导致降压稳压器 2 和 3 也断电。

图3.具有稳压器启动排序功能的单串LED驱动器。

图4.四个降压稳压器的顺序启动。

如果 LTC3675 使能了一个或多个稳压器，则按住 ONB 引脚 <> 秒钟会产生硬复位。硬复位会导致所有使能稳压器断电一秒钟。一秒钟后，硬复位状态退出，I2C 寄存器全部设置为其默认状态。也可以通过 I 使用 RESET_ALL 位生成硬复位2C 命令。

PBSTAT 引脚反映了 LTC3675 处于 ON 状态后 ONB 引脚的状态。在初始上电时，如果ONB引脚被拉低并且所有稳压器都关断，则PBSTAT仍处于高阻抗状态。如果使能稳压器，ONB 变低至少 50 ms 将导致 PBSTAT 也变低。

I2C 特点

I2C 接口通过 11 个程序寄存器和 2 个状态寄存器提供可编程性和状态报告。可以随时读取这些寄存器的内容，以确保正常运行。

每个开关稳压器与单个程序寄存器相关联，而LED驱动器由两个程序寄存器控制。UVOT程序寄存器用于选择八个预设欠压警告阈值和三个预设管芯温度警告阈值之一。

I2C端口还用于在发生故障时复位 IRQB 引脚和锁存状态寄存器位。

错误条件报告 — 使用 RSTB 作为开机复位

LTC3675 的 RSTB 和 IRQB 引脚在报告一个错误情况时被拉低 — 否则它们将保持一种高阻抗状态。报告的误差条件包括超出调节的输出电压、输入欠压和过热警告。

每个稳压器都有一个内部电源良好（PGOOD）信号，用于指示其输出电压的状态。如果稳压器的输出电压使能且输出电压低于其编程值7.5%以上，则定义为不良。PGOOD位设置为零，表示输出电压不良。LED驱动器PGOOD信号仅在配置为高压升压稳压器时使用。

如果被屏蔽，PGOOD位变低将把RSTB拉低。清除错误条件后，RSTB 引脚返回到其高阻抗状态。用户可以通过对RSTB掩码寄存器进行编程，有选择地屏蔽将RSTB拉低的错误条件。例如，如果升压稳压器使能，但用户不需要知道其输出状态，用户可以对RSTB掩码寄存器进行编程，使升压稳压器的不良输出不会导致RSTB被拉低。

RSTB 引脚可用于实现上电复位功能。使能稳压器后，RSTB 引脚被拉低并保持低电平，直到输出电压高于其 PGOOD 门限 200ms。之后，RSTB 引脚返回到其高阻抗状态。上述示例假设RSTB掩码寄存器内容允许使能稳压器的PGOOD信号将RSTB引脚拉低。

当产生错误时，IRQB 引脚也会被拉低，即使错误条件已得到纠正，IRQB 引脚也会保持低电平。IRQB 引脚使用 I 清除2C 命令。除了报告不良稳压器输出电压外，如果超过输入欠压或过热警告门限，IRQB 也会被拉低。通过对 IRQB 掩码寄存器进行编程，可以选择性地屏蔽导致 IRQB 被拉低的错误条件。输入欠压警告和过热警告条件无法屏蔽。

实时状态和锁存状态寄存器中的数据揭示了故障的确切性质。实时状态寄存器中的错误报告位的条件随着错误条件的变化而变化。当发生未屏蔽的错误情况时，锁存器状态寄存器信息将被锁存 — 锁存器的内容在锁存事件后不会更改。在 IRQB 清除命令期间清除锁存器状态寄存器的内容。

输入欠压故障警告和关断

LTC3675 能够在低至 2.7V 的输入电压下工作。然而，在锂离子一直放电到2.7V之前，其他器件可能需要关断或进入低功耗状态。LTC3675 包括一个输入欠压警告信号，其门限通过 I 设定为 <> 个电平之一2C. 当输入电压降至编程阈值电压时，IRQB 引脚被拉低，表示存在故障。可以读取状态寄存器以确定故障并采取所需的任何纠正措施。

LTC3675 还包括一个输入欠压停机功能，如果输入电源电压降至 2.45V 以下，该停机功能将关断所有使能稳压器。程序寄存器的内容将重置为其默认状态。一旦输入电压增加到2.55V以上，工作就会恢复。

过热故障警告和关断

LTC3675 能够在非常小的电路板空间内提供超过 15W 的输出功率。即使使用高效稳压器，综合效率损失也会产生散热，从而提高芯片温度。为了保护芯片和其他组件，LTC3675 包括四个 I2C 可选管芯温度警告阈值。当芯片温度超过选定的警告门限时，IRQB 引脚拉低。如果出现警告，可以读取状态寄存器以确定故障。

如果管芯温度超过150°C，则所有使能稳压器关断，程序寄存器复位至默认状态。一旦芯片温度降至135°C以下，操作就会恢复。

结论

LTC3675 非常适合于需要从单个锂离子电池电源获得多个电源轨的应用。六个稳压器与一个双串 LED 驱动器相结合，使 LTC3675 在竞争电源管理解决方案中脱颖而出。我2C 可编程性和故障报告使系统设计人员能够通过高效的电池电源使用和主动热管理来最大限度地延长电池运行时间。LTC3675 采用节省空间的 4mm × 7mm QFN 封装。

审核编辑：郭婷