ltc1759 - スマート・バッテリ・チャージャltc®...

LTC1759

4-851

4

*US Patent Number 5,723,970

UV

VDD

SYNC

SDB

CHGEN

VLIMIT

ILIMIT

DGND

ISET

PROG

VC

COMP1

AGND

RNR

THERM

SDA

SCL

INTB

22

21

8

32

9

10

2

33

34

1

3

35

30

29

31

23

26

36

3.83k

1.5k

LTC1759

1k

1k

499Ω

475k 10k

0.1µF

0.33µF

VDD

VDD

1µF

0.68µF

33k

0.033Ω

200Ω

68Ω

200Ω

15.8k 1k

0.47µF

2.2µF

0.68µF

0.047µF

0.1µF

1µF

15µH

22µF

SYSTEMPOWER

0.025Ω

33k

7

16

4

5

12

25

24

18

17

28

27

11

6

20

19

14

15

13

DCIN

DCDIV

INFET

VCC

CLP

CLN

TGATE

BOOSTC

GBIAS

BOOST

SW

BGATE

SPIN

SENSE

BAT1

BAT2

VSET

PGND 0.015µF

22µF

0.1µF10µF35VAl

ACADAPTER

INPUT

SMARTBATTERY

INTB SMBusTOHOST

SCLSDA

1759 F01

+

+

製製品品速速報報最終電気的仕様

スマート・バッテリ・チャージャ1999年6月

特長シングルチップ・スマート・バッテリ・チャージャ・コントローラ

100%準拠（Rev 1.0）のSMBusサポートにより、ホストの有無に関係なく動作可能

SMBusアクセラレータにより、SMBusタイミングを改善ハードウェア割込みとSMBAlert応答により割込みポーリング不要

高効率、同期式降圧チャージャドロップアウト電圧0.5V、最大デューティ・サイクル99.5%以上

ACアダプタ電流制限により充電レートを最大化* 1%の電圧精度；5%の電流精度最大8Aの充電電流能力充電電圧および電流プログラム用デュアル10ビットDAC ユーザが選択可能な過電圧および過電流制限高いノイズ余裕度を持つサーミスタ・センサ 36ピンSSOPパッケージ

アプリケーションポータブル・コンピュータ携帯用計測器ドッキング・ステーション

、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。

概要

LTC®1759スマート・バッテリ・チャージャは、SBS準拠システムの構造を大幅に単純化した、シングル・チップ充電ソリューションです。LTC1759はレベル2のチャージャ機能を実現しており、チャージャはバッテリまたはホストがプログラムできます。充電中のバッテリのサーミスタで温度、接続、およびバッテリ・タイプの情報をモニタします。AC電源アダプタを取り外してもSMBusインタフェースは動作したままで、（ChargerStatusコマンドを介して）SMBusインタフェースに送られるサーミスタ・ステータスなどすべてのSMBus動作に応答します。ステータスの変化（たとえば、バッテリの取外し、ACアダプタの接続）が検出されるたびに、チャージャはホストへの割込みを行います。

充電電流および電圧は、システムの安全性と信頼性を向上させるために、バッテリの化学材料固有の制限値に制約されます。制限値は2本の外部抵抗でプログラムできます。さらに、ACアダプタからの最大平均電流は、負荷電流と充電電流を同時に供給するときに、アダプタが過負荷状態にならないようにプログラムすることができます。システム負荷電流を供給すると、充電電流はアダプタの過負荷を防ぐために自動的に低減されます。

標準的応用例

図1. 4A SMBusスマート・バッテリ・チャージャ

LTC1759

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ORDER PARTNUMBER1

2

3

4

5

6

7

8

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TOP VIEW

G PACKAGE36-LEAD PLASTIC SSOP

36

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27

26

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23

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20

19

PGND

BGATE

GBIAS

BOOSTC

VCC

BAT1

SPIN

SENSE

PROG

VC

VSET

VLIMIT

ILIMIT

BAT2

DCIN

DCDIV

RNR

THERM

BOOST

TGATE

SW

SYNC

SDB

AGND

UV

INFET

CLP

CLN

COMP1

CHGEN

INTB

SDA

SCL

VDD

ISET

DGND

TJMAX = 125°C, θJA = 85°C/ W

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

Supply and Reference

DCIN, VCC Operating Voltage 11 24 V

VCC Operating Current VCC ≤ 24V 12 20 mA

DCIN Operating Current VDCIN = 24V 85 150 µA

UV Lockout Threshold Voltage on UV Pin Rising 6.3 6.7 7.15 V

UV Pin Input Current 0V ≤ VUV ≤ 8V – 1 5 µA

Battery Charging Voltage 2.5 21 V

Battery Discharge Current VUV ≤ 0.4V, All Connected Pins 40 80 µA

VDD Operating Voltage 3.0 5.5 V

VDD Operating Current Charging, VDD = 5.5V, Shorted Thermistor 1.35 2 mANot Charging, VDD = 5.5V 80 150 µA

VDD Undervoltage Lockout 1.6 2.2 2.9 V

Switching Regulator

Charging Voltage Accuracy (Notes 3, 5) 2.465V ≤ VBAT2 ≤ VMAX – 1 1 %

Charging Current Accuracy (Note 3) RSET Tolerance = 1% – 5 5 %

LTC1759CG

絶対最大定格（Note1）

VCC、UV、BAT1、CLP、CLN、SPINの電圧、AGNDを基準にしたSENSE .......................－0.3V～27VDGNDを基準にしたDCIN、BAT2の電圧 ..－0.3V～27VDGNDを基準にしたINTB、SDA、SCL、DCDIVの電圧 ...............................................－0.3V～7VVCCを基準にしたBOOST、BOOSTC電圧............... 10VDGNDを基準にしたVDDの電圧 ....................－0.3V～7VAGNDを基準にしたSW電圧 ......................... －2V～VCCGBIAS、SYNC ..........................................－0.3V～10VAGNDを基準としたVC、PROG、VSET電圧.......................................................－0.3V～7VTGATE、BGATE電流連続...............................±200mATGATE、BGATE出力エネルギー（1サイクルあたり）................................................... 2µJAGNDを基準をとしたPGND、DGND................. ±0.3Vすべてのピンへの電流 .....................................±100mA動作周囲温度範囲 .......................................... 0～70動作接合部温度範囲............................... －40～125保存温度................................................. －65～175リード温度（半田付け、10秒）............................... 300

パッケージ/発注情報

インダストリアルおよびミリタリ・グレードに関してはお問い合わせください。

電気的特性は全動作温度範囲の規格値を意味する（TJ＝0～100）、それ以外はTA＝25での値。注記がない限り、VCC＝DCIN＝18V、VBAT1、2＝12.6V、VDD＝3.3V

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BOOST Pin Current VBOOST = VSW + 8V, 0V ≤ VSW ≤ 20VTGATE High 2 3 mATGATE Low 2 3 mA

VBOOST Threshold to Turn TGATE Off Measured at (VBOOST – VSW)(Note 6) Low to High 6.8 7.1 7.3 V

Hysteresis 0.25 V

BOOSTC Pin Current VBOOSTC = VCC + 8V 1 mA

Sense Amplifier CA1 Gain and Input Offset Voltage 11V ≤ VCC ≤ 24V, 0V ≤ VBAT ≤ 20V(With RS2 = RS3 = 200Ω) RSET = 4.93k 92 100 108 mV(Measured Across RS1) (Note 4) RSET = 49.3k 7 10 13 mV

CA1 Bias Current (SENSE, BAT1) VSDB = High – 50 –120 µAVSDB = Low (Shutdown) –10 µA

CA1 Input Common Mode Range – 0.25 VCC – 0.3 V

SPIN Input Current VSDB = High, VSPIN ≥ 2V 2 mAVSDB = Low 10 µA

CL1 Turn-On Threshold 0.5mA Output Current 87 92 97 mV

CL1 Transconductance Output Current from 50µA to 500µA 0.5 1 3 mho

CLP Input Current 0.5mA Output Current 1 3 µA

CLN Input Current 0.5mA Output Current 0.8 2 mA

CA2 Transconductance VC = 1V, IVC = ±1µA 150 200 300 µmho

VA Transconductance (Note 5) Ouput Current from 50µA to 500µA 0.21 0.6 1 mho

Gate Drivers

VGBIAS VCC ≥ 11V, IGBIAS ≤ 15mA, VSDB = High 8.4 8.9 9.3 V

VTGATE High (VTGAGE – VSW) ITGATE ≤ 20mA 6.2 7.2 V

VBGATE High IBGATE ≤ 20mA 6.2 7.2 V

VTGATE Low (VTGATE – VSW) ITGATE ≤ 50mA 0.8 V

VBGATE Low IBGATE ≤ 50mA 0.8 V

INFET “ON” Clamping Voltage (VCC – VINFET) VCC ≥ 11V 6.5 7.8 9 V

INFET “ON” Drive Current VINFET = VCC – 6V 8 20 mA

INFET “OFF” Clamping Voltage VCC Not Connected, IINFET < –2µA 1.4 V

INFET “OFF” Drive Current VCC Not Connected, (VCC – VINFET) ≥ 2V –2.5 mA

VTGATE, VBGATE at Shutdown VSDB = Low, ITGATE = IBGATE = 10µA 1 V

Trip Points

DCDIV Threshold VDCDIV Rising from 0.8V to 1.2V 0.9 1.0 1.1 V

DCDIV Hysteresis 25 mV

DCDIV Input Bias Current VDCDIV = 1V 100 nA

Power-Fail Indicator (VBAT2 ≥ VDCIN) (Note 7) AC_PRESENT = 1, (VBAT2, VDCIN) = 6V 0.84 0.89 0.92 V/V

Power-Fail Indicator Hysteresis (VBAT2 ≥ VDCIN) AC_PRESENT = 1, (VBAT2, VDCIN) = 6V 0.02 V/V

SYNC Pin Threshold 0.9 1.4 2.0 V

SYNC Pin Input Current VSYNC = 0V –500 µAVSYNC = 2V –30 µA


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Thermistor Decoder (Note 11)

Combined Input Leakage on RNR and THERM 200 nA

Thermistor Trip (COLD/OR) RWEAK = 475k ±1% 80 100 120 kΩThermistor Trip (IDEAL/COLD) RNR = 10k ±1% 26.4 30 33.6 kΩThermistor Trip (HOT/IDEAL) RNR = 10k ±1% 2.64 3 3.36 kΩThermistor Trip (UR/HOT) RUR = 1k ±1 % 440 500 560 ΩDACs

Charging Current Resolution Guaranteed Monotonic Above IMAX/16 10 bits

Charging Current Granularity RILIMIT = 0 1 mARILIMIT = 10k ±1% 2 mARILIMIT = 33k ±1% 4 mARILIMIT = Open (or Short to VDD) 8 mA

Wake-Up Charging Current (IWAKE-UP) (Note 8) 80 mA

Charging Current Limit (IMAX) RILIMIT = 0 1023 mARILIMIT = 10k ±1% 2046 mARILIMIT = 33k ±1% 4092 mARILIMIT = Open (or Short to VDD) 8184 mA

ISET RDS(ON) 25 ΩISET IOFF VISET = 2.7V 1 µA

Charging Voltage Resolution Guaranteed Monotonic (2.5V ≤ VBAT ≤ 21V) 10 bits

Charging Voltage Granularity RVLIMIT = 0 16 mVRVLIMIT = 10k ±1% 16 mVRVLIMIT = 33k ±1% 32 mVRVLIMIT = 100k ±1% 32 mVRVLIMIT = Open (or Short to VDD) 32 mV

Charging Voltage Limit RVLIMIT = 0 8.33 8.432 8.485 VRVLIMIT = 10k ±1% 12.50 12.64 12.72 VRVLIMIT = 33k ±1% 16.67 16.864 16.97 VRVLIMIT = 100k ±1% 20.82 21.056 21.18 VRVLIMIT = Open (or Short to VDD) (Note 2) 32.736 V

Logic Levels (Note 12)

SCL/SDA Input Low Voltage (VIL) 0.6 V

SCL/SDA Input High Voltage (VIH) 1.4 V

SDA Output Low Voltage (VOL) IPULLUP = 350µA 0.4 V

SCL/SDA Input Current (IIL) VSDA, VSCL = VIL 1 µA

SCL/SDA Input Current (IIH) VSDA, VSCL = VIH 1 µA

INTB Output Low Voltage (VOL) IPULLUP = 500µA 0.4 V

INTB Output Pull-Up Current VINTB = VOL 3.5 10 17.5 µA

CHGEN Output Low Voltage (VOL) IOL = 200µA 0.4 V

CHGEN Output High Voltage (VOH) IOH = –200µA VDD – 0.4 V

SDB Shutdown Threshold 1 2 V

SDB Pin Current 0V ≤ VSDB ≤ 3V 8 µA


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Power-On Reset Duration VDD Ramp from 0V to > 3V in < 5µs 100 µs

Charger Timing

VTGATE, VBGATE Rise/Fall Time 1nF Load 25 ns

TGATE, BGATE Peak Drive Current 10nF Load 1 A

Regulator Switching Frequency 170 200 230 kHz

Synchronization Frequency 240 280 kHz

Maximum Duty Cycle in Start-Up Mode (Note 9) 85 90 %

tTIMEOUT for Wake-Up Charging a 140 175 210 secCold or Underrange Battery

SMBus Timing (refer to System Management Bus Specification, Revision 1.0, section 2.1 for timing diagrams) (Note 12)

SCL Serial Clock High Period (tHIGH) IPULLUP = 350µA, CLOAD = 150pF 4 µs

SCL Serial Clock Low Period (tLOW) IPULLUP = 350µA, CLOAD = 150pF 4.7 µs

SDA/SCL Rise Time (tr) CLOAD = 150pF 1000 ns

SDA/SCL Fall Time (tf) 30 300 ns

SMBus Accelerator Boosted Pull-Up Current VDD = 3V 1 2.5 mA

Start Condition Setup Time (tSU:STA) 4.7 µs

Start Condition Hold Time (tHD:STA) 4.0 µs

SDA to SCL Rising-Edge Setup Time (tSU:DAT) 250 ns

SDA to SCL Falling-Edge Hold Time, 300 nsSlave Clocking in Data (tHD:DAT)

tTIMEOUT Between Receiving Valid 140 175 210 secChargingCurrent() and ChargingVoltage()Commands (Note 10)


Note 1：絶対最大定格はそれを超えるとデバイスの寿命を損う可能性がある値。Note 2：この制限はチャージャの絶対最大定格より大きい。したがって、このオプションを選択する場合、電圧に関し実際上制限がない。チャージャが公称の制限値より高い電圧で充電することを要求される場合、VOLTAGE_ORビットがセットされる。Note 3：SMBusの要求から出力電圧または出力電流までの全体的なシステム精度。Note 4：テスト回路 #1。Note 5：電圧精度は計測された基準電圧（試験回路 #2を使用してVSETピンから得られる）とVDAC抵抗分割器の比率を使用して計算される。Note 6：電源とバッテリ電圧の差が小さいときには、発振器のデューティ・サイクルが高くなる。LT1759では、サイクルをスキップして99%以上のデューティ・サイクルを達成する独自の設計がなされている。VBOOSTがコンパレータのスレッショルド以下に低下したときにだけ、TGATEがターンオフされる。ア

プリケーション情報セクションを参照のこと。Note 7：バッテリ電圧がパワーアダプタ電圧（VDCIN）の89%を超えると、電源障害ビットがセットされる。Note 8：バッテリが充電電流および電圧を要求する前に、チャージャはバッテリがコネクタに挿入された時点でウェイクアップ電流を供給する。スマート・バッテリ・チャージャの仕様（改訂1.0）、セクション6.1.3と6.1.8を参照のこと。Note 9：システム起動時、C6（ブースト・コンデンサ）には電荷が蓄積されていない。LTC1759はTGATEをオフに保持し、BGATEを0.2µsの間ターンオンしてC6を充電する。コンパレータはVBOOSTを検知し、VBOOSTがスレッショルドを超えると通常のPWMモードに切り替わる。Note 10：スマート・バッテリ・チャージャの仕様（改訂1.0）、セクション6.1.2.を参照のこと。Note 11：RNRピンとTHERMピンの全外部容量の最大値は75pFである。Note 12：SMBus動作は－40から85の温度範囲で設計保証されている。

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ピン機能

入力電源関連ピン

UV（ピン7）：チャージャ・セクション低電圧ロックアウト・ピン。立上り時のスレッショルドは6.7Vで、0.5Vのヒステリシスがあります。低電圧ロックアウト中はスイッチングは停止します。この入力は抵抗分割器なしで入力電圧源に接続します。バッテリ流出電流を最小にするために、入力電圧源がないとき（アダプタ出力からグランドに5kの抵抗が必要）は、UVを0.7V以下にする必要があります。

INFET（ピン8）：入力PチャネルFETのゲート・ドライブ。損失が非常に低いアプリケーションの場合は、外部PチャネルFETを使用して、アダプタ出力とVCCを接続してください。INFETは、VCCより8V低い電圧にクランプされます。

CLP（ピン9）：入力電流制限アンプCL1への正入力。電源電流の制限に使用するときには、スイッチング・ノイズを除去するためのフィルタ（図10のR3とC1）が必要です。スレッショルドは、92mVに設定されています。

CLN（ピン10）：入力電流制限アンプCL1への負入力。VCC（さらにノイズを低減するにはVCCバイパス・コンデンサC2）に接続しなければなりません

COMP1（ピン11）：入力電流制限アンプCL1の補償ノード。入力アダプタの電流制限時に、このノードは1Vまで上昇します。外部トランジスタで、COMP1を強制的に“L”にすれば、アンプCL1は動作しなくなります（アダプタ電流制限がなくなります）。COMP1は200µAの電流を流せます。アダプタ電流制限機能を使用しない場合はこのピンを（AGNDに）接地します。

バッテリ・チャージ関連ピン

BOOST（ピン1）：このピンはトップサイド・パワー・スイッチ・ゲート・ドライブと制御回路への電源を昇圧および供給するのに使用されます。通常動作では、内部で生成される8.6VレギュレータVGBIASからVBOOSTに電力が供給され、TGATEが“H”のときにVBOOST ≈ VCC＋8.9Vです。BOOSTピンに強制的に外部から電圧を印加しないでください。

TGATE（ピン2）：このピンはトップサイド・パワーFETのゲートをドライブします。TGATEがオンにドライブされると、ゲート電圧はほぼVSW＋7.5Vに等しくなります。このピンとトップサイドFETのゲートのあいだに5Ω～10Ωの直列抵抗を使用します。

SW（ピン3）：このピンはフローティング・トップサイド・ゲート・ドライブ回路の基準点です。これはトップサイドおよびボトムサイド・スイッチの共通接続です。このピンは非常に高いdv/dtレートでグランドとVCC間で切り替わります。このノードから他の敏感なノードに結合がないよう、PCレイアウトに注意する必要があります。チップ基板ダイオードが導通しないよう、グランド・ピンからこのピンまで、チップに近づけて1個の1Aショットキ・クランピング・ダイオードを配置しなければなりません。詳細についてはアプリケーション情報を参照してください。

SYNC（ピン4）：外部クロック同期入力。パルス幅範囲：10%～90%。

SDB（シャットダウン・バー）（ピン5）：アクティブ“L”デジタル入力。行使されると、チャージャはディスエーブルされます。SMBusインタフェースを通してチャージャを制御をできるように、このピンはCHGENピンに接続されています。

CHGEN（ピン12）：チャージャ機能をイネーブルするデジタル出力。SDBにCHGENを接続してください。動作電圧範囲：0V～5.5V。

ISET（ピン17）：DGNDへのオープン・ドレインCMOSスイッチ。外部抵抗（RSET）はISETから電流プログラミング入力（バッテリ・チャージャ・セクションのPROGピン）に接続されています。この電流プログラミング入力によって、充電電流の範囲が設定されます。動作電圧範囲：0V～4.5V。

ILIMIT（ピン24）：外部抵抗をこのピンとDGND間に接続します。外部抵抗の値は、プログラムされたチャージャ電流の範囲および分解能をプログラムします。詳細については電気的特性表を参照してください。動作電圧範囲：0V～5.5V。

VLIMIT（ピン25）：外部抵抗をこのピンとDGND間に接続します。外部抵抗の値によりVSET分周器の範囲および分解能がプログラムされます。詳細については、電気的特性表を参照してください。動作電圧範囲：0V～5.5V。

VSET（ピン26）：これはプログラム可能な抵抗分割器のタップ点です。これにより、チャージャへバッテリ電圧がフィードバックされます。動作電圧範囲：0V～6V。

VC（ピン27）：これは電流モードPWMの内部ループの制

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ピン機能

御信号です。0.9Vでスイッチングを開始し、VCが高いほど通常動作中の充電電流も高くなります。AGNDに0.33µF以上のコンデンサを接続すれば、ノイズをフィルタし、ソフト・スタートの速度を制御します。

PROG（ピン28）：このピンは充電電流のプログラミングとシステム・ループ補償用です。通常動作の間、ピン電圧は約2.465Vです。

SENSE（ピン29）：電流アンプCA1入力。センシングはバッテリの正端子のところで行なわなければなりません。

SPIN（ピン30）：このピンは内部アンプCA1のバイアス用です。図1に示すとおり、RSENSEに接続しなければなりません。

BAT1（ピン31）：電流アンプCA1入力。

BOOSTC（ピン33）：非常に低損失な条件で電流センス・アンプCA1をブートストラップし給電するのにこのピンを使用します。VCCはバッテリ電圧よりもわずか0.4Vだけ高い電圧まで下げることが可能です。VBOOSTから電圧を得るには、ダイオードとコンデンサが必要です。低損失にする必要がなく、VCCが常にVBATより3V以上高い場合はこのピンをフロートさせておくかVCCに接続することができます。このピンに強制的にVCCより低い電圧を加えないでください。

BGATE（ピン35）：チャージャ降圧コンバータのボトム外部Nチャネル FETのゲートをドライブします。

モニタ/フォルト診断ピン

DCDIV（ピン21）：電源分割器入力。これは1Vのスレッショルド（立上りエッジ）とヒステリシスをもつハイ・インピーダンス・コンパレータ入力です。動作電圧範囲：0V ～1.8V。

DCIN（ピン22）：DC入力ソースに接続された入力で、DC入力の電源障害状態をモニタします。

BAT2（ピン23）：電圧制御ループのセンシング点。これをバッテリの正端子に接続してください。

内部電源ピン

AGND（ピン6）：アナログ回路用DC高精度グランド

VDD（ピン16）：低電圧電源入力。このピンを0.1µFでバイパスしてください。動作電圧範囲：3V～5.5V。

DGND（ピン18）：デジタル回路およびDAC用グランド。チャージャ出力フィルタ・コンデンサの負端子でAGNDに接続しなければなりません。

VCC（ピン32）：バッテリ・チャージャ部用電源入力。このピンは0.47µFのコンデンサでバイパスします。動作電圧範囲：0V～24V。

GBIAS（ピン34）：VBOOSTおよびVBOOSTCのブートストラップ用8.6Vレギュレータ出力。最低2µFのバイパス・コンデンサが必要です。VBOOSTが7Vより下に低下すると、スイッチングは停止します。

PGND（ピン36）：チャージャ・ゲート・ドライバ用高電流グランド・リターン。

SBSインタフェース・ピン

INTB（インタラプト・バー）（ピン13）：（インタラプト・バー）ホストへのアクティブ“L”割込み出力。チャージャ・レジスタのステータスが変化し、ホストがLTC1759ステータス・レジスタを読んで、ホストの側で何らかのアクションが必要かどうかを決定しなければならないことをホストに知らせます。VDDへの微弱電流源プルアップ付きのオープン・ドレイン（外部で5Vにプルアップできるようにショットキを使用します。図2を参照してください）。動作電圧範囲：0V～5.5V。

SDA（ピン14）：メイン（ホストに制御された）SMBusからのSMBusデータ信号。動作電圧範囲：0V～5.5V。外部プルアップ抵抗が必要です。

SCL（ピン15）：メイン（ホストに制御された）SMBusからのSMBusクロック信号。動作電圧範囲：0V～5.5V。外部プルアップ抵抗が必要です。

THERM（ピン19）：スマート・バッテリへのサーミスタ強制/センス・ピン。詳細については、電気的特性表を参照してください。動作電圧範囲：0V～5.5V。THERMおよびRNRに関する最大許容合成容量は75pFです。

RNR（ピン20）：スマート・バッテリへのサーミスタ強制/センス・ピン。詳細については、電気的特性表を参照してください。動作電圧範囲：0V～5.5V。THERMおよびRNRに関する最大許容合成容量は75pFです。

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+

+

–

+

+

7UV

4SYNC

6AGND

27VC

VDD

10µA

9CLP

10CLN

11COMP1

12CHGEN

19THERM

20RNR

15SCL

14SDA

18DGND

13

13INTB

VREF1k

VREF

20k

290k

812.5k

8 INFET

8V

34 GBIAS

35 BGATE

36

33

PGND

BOOSTC

30 SPIN

29 SENSE

28 PROG75k

21 DCDIV

22 DCIN

23 BAT2

VSET

BAT1

BAT1

1.3V

92mV

VCC

VCC

32

31

SDB

+

6.7V 1.2V

1V

8.9V

65k 612k

72k

ONESHOT

200kHzOSC

PWMLOGIC

SLOPE COMP

C1

+

CL1

+

AC_PRESENT

PWR_FAIL

+B1

+CA2

+VA

S

RQ

1 BOOST

2 TGATE

3 SW

+

CA1

+

0.2V

+

26

ILIMIT24

VLIMIT25

ISET17

VDD

1759 F02

16

10-BITVOLTAGE

DAC

LIMITDECODER

CHARGERCONTROLLER

THERMISTORDECODER

SMBusCONTROLLER 10-BIT

CURRENTDAC

5–

–

–

–

–

–

–

SHDN

–

–

– –

ブロック図

図2.

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4

–

+

VREF

≈ 0.65V

VBAT

VCCA2

–

+

–

+

CA1

+

300Ω

20k

1k

1k

RSENSE10ΩBAT1

SENSE

SPIN

1759 TC01

PROG

RSET

0.047µF

LTC1759

1µF

75k

LT1006

+

RS2200Ω

RS3200Ω

VREF

2.465V

–

+

–

+

VA

+

2k 2nF

VSET

1759 TC02

IPROG

RSET

LTC1759

PROG

LT1013

0.47µF

テスト回路

テスト回路1

テスト回路2

LTC1759

4-860

動作

概要（ブロック図と図10を参照）

LTC1759は、バッテリ・チャージャ・セクション、チャージャ・コントローラ、（チャージャ・パラメータを制御する）2つの10ビットDAC、サーミスタ・デコーダ、制限デコーダおよびSMBusコントローラ・ブロックで構成されています。バッテリがない場合、サーミスタ・デコーダはTHERM_OR状態を示し、充電はチャージャ・コントローラによってディスエーブル（CHGEN＝“L”）されます。AC_PRESENTが“L”、または、バッテリ・サーミスタがTHERM_HOTとしてデコードされる場合にも、充電がディスエーブルされます。バッテリが挿入されるか、またはAC電源が接続されると、バッテリは80mAの「ウェイクアップ」電流で充電されます。サーミスタがTHERM_URまたはTHERM_COLDとしてデコードされる場合、3分後にウェイクアップ電流が止まり、バッテリあるいはホストは充電コマンドを送信しません。

SMBusコントローラ・ブロックは、SMBusを介してChargingCurrent()とChargingVoltage()コマンドを受けとります。3分以内にChargingCurrent()とChargingVoltage()の2つのコマンドが受けとられると、それぞれの値は電流DACおよび電圧DACに格納され、デコードされたサーミスタ値が充電開始を許可する内容であれば、チャージャ・コントローラはCHGENラインを行使します。ChargingCurrent()とChargingVoltage()の値は、制限デコーダ・ブロックがプログラムした制限値と比較されます。コマンドがプログラムされた制限値を越えていると、これらの制限値は置き換えられ、オーバーレンジ・フラグがセットされます。

ステータスの変化が検出されるたびにチャージャ・コントローラはINTBを行使します。ホストは、ChargerStatus()情報を得るために、SMBusを通してチャージャに問合わせることができます。INTBは、ChargerStatus()の読込みが成功するか、AlertResponse Address (ARA)の要求が成功すると、解除されます。

バッテリ・チャージャ・セクション

LTC1759は同期電流モードPWM降圧（バック）スイッチャです。バッテリのDC充電電流は、SMBusインタフェースを介して電流DACでプログラムされます。また、アンプCA1はRSENSEを流れる充電電流をより低い電流IPROG（IPROG＝IBAT • RSENSE/RS2）に変換して、PROGピンに供給します。アンプCA2はCA1の出力をプログラムされた電流と比較し、これらが等しくなるようにPWMループを駆動します。平均化コンデンサCPROGを用いて高いDC精度を実現します。

IPROGにはAC成分とDC成分の両方が含まれていることに注意してください。IPROGはランプ信号を発生し、この信号は電流モードの内側ループを形成しているバッファB1およびレベル・シフト抵抗を介してPWM制御コンパレータC1に供給されます。BOOSTピンはトップ・パワー・スイッチのゲート・ドライブに給電します。LTC1759は、ボトム電源FETをドライブするだけでなく、VBOOSTとVBOOSTCをブートストラップするために8.9VのVGBIASを発生させます。BOOSTCピンは、低損失アプリケーション用に、電流アンプCA1にVCCより高い電圧を供給します。バッテリ電圧がVDACと2.465Vの基準電圧によってプログラムされた設定電圧に達すると、アンプVAは充電電流を減少させます。

アンプCL1は（通常ACアダプタからの）入力電流をモニタし、あらかじめ設定されたレベル（92mV/RCL）に制限します。入力電流のリミットに達すると、CL1はプログラミング電流IPROGを供給して、バッテリ充電電流を減少させます。

INFETピンは、低損失アプリケーションのための外部入力PチャネルFETをドライブします。

SMBusインタフェース

SMBus上の通信はすべて、SMBusコントローラ・ブロックによって解釈されます。SMBusコントローラはSMBusスレーブ・デバイスです。LTC1759のすべての内部レジスタはSMBusコントローラを介して、また必要な場合はチャージャー・コントローラを介して更新し、アクセスすることができます。SMBusプロトコルは、I2CTMバスを元にして作成されています（このバス・プロトコルの必要条件の詳細については、フィリップスによる「I2C-Bus and How to UseIt,V1.0」ならびにインテル/デュラセルによる「System Manage-ment Bus Specification」を参照してください）。

すべてのデータは、SCLの立上りエッジでシフト・レジスタからクロックインされます。すべてのデータは、SCLの立下りエッジでシフト・レジスタからクロックアウトされます。SMBus Stop状態が検出されると、あるいはVDD低電圧ロックアウトによるパワーオン・リセットが有効になると、いつでもコントローラは初期状態にリセットします。

LTC1759コマンド・セットはSMBusコントローラによって解釈され、制御信号として、あるいは内部レジスタの更新情報としてチャージャ・コントローラ・ブロックに引き渡されます。

I2CはPhillips Electronics N.V社の商標です。

LTC1759

4-861

4

SMBus ADDRESS COMMAND CODEFUNCTION (7-BIT) (8-BIT hex) ACCESS DATA TYPEChargerSpecInfo() b0001_001 h11 r Register

ChargerMode() b0001_001 h12 w Register

ChargerStatus() b0001_001 h13 r RegisterChargingCurrent() b0001_001 h14 w Register

ChargingVoltage() b0001_001 h15 w Register

AlarmWarning() b0001_001 h16 w ControlLTCVersionFunction() b0001_001 h3c r Register

OptionalMfgFunction3() b0001_001 h3d – Not Supported

OptionalMfgFunction2() b0001_001 h3e – Not SupportedOptionalMfgFunction1() b0001_001 h3f – Not Supported

Alert Response Address1 b0001_100 N/A Read Byte Interrupt Address1Read-byte format. 89h is returned as the interrupt address of the LTC1759.

POWER-ONWORD BIT RESET VALUE

FUNCTION FIELD MAPPING (BINARY) ALLOWED VALUES

ChargerSpecInfo CHARGER_SPEC 3:0 0001 • The CHARGER_SPEC Reports the Version of the Smart BatteryCharger Specification the Charger Supports

• 0001 – Version 1.0• All Other Codes Reserved• Always Returns 0001• Read Only. Write Will NACK

SELECTOR_SUPPORT 4 0 • 0 – Charger Does Not Support the Optional Smart Battery SelectorCommands

• 1 – Charger Supports the Optional Smart Battery SelectorCommands

• Always Returns 0• Read Only. Write Will NACK

Reserved 15:5 0 • These Bits Are Reserved and Must Return Zero• Read Only. Write Will NACK

ChargerMode() INHIBIT_CHARGE 0 0 • 0 – Enable Charging (Power-On Default)• 1 – Inhibit Charging• Write Only. Read Will NACK• Cleared to Power-On Reset Value When:

1) POR_RESET = 12) AC_PRESENT = 03) BATTERY_PRESENT = 0

ENABLE_POLLING 1 0 • 0 – Disable Polling (Power-On Default for Smart Battery Controlled Chargers)• 1 – Enable Polling (Power-On Default for Host Controlled Chargers).• Ignored by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

POR_RESET 2 0 • 0 – Mode Unchanged (Default)• 1 – Set Charger to Power-On Defaults• This Reset Only Affects the Charger_Controller Block• Write Only. Read Will NACK

動作表1：サポートしているチャージャ機能

表2：すべての許可されたLTC1759 機能のSMBusワード・ビット定義

LTC1759

4-862

POWER-ONWORD BIT RESET VALUE

FUNCTION FIELD MAPPING (BINARY) ALLOWED VALUES

RESET_TO_ZERO 3 0 • 0 – Charging Value Unchanged• 1 – Set Charging Values to ZeroNOTE:This function is implemented by forcing the charger toCHARGING_NONE_STATE and not allowing charge to resume until avalid ChargingCurrent() and ChargingVoltage() Pair Is received.• Write Only. Read Will NACK

Reserved 15:4 0 • Not Implemented. Writes to These Bits Are Ignored.• Write Only. Read Will NACK

ChargerStatus() CHARGE_INHIBITED 0 0 This Is the ChargerMode() INHIBIT_CHARGE Bit• 0 – Charger Is Enabled• 1 – Charger Is Inhibited• Read Only. Write Will NACK

MASTER_MODE 1 0 • 0 – Charger Is in Slave Mode (Polling Disabled)• 1 – Charger Is in Master Mode (Polling Enabled)• Always Returns 0• Read Only. Write Will NACK

VOLTAGE_NOTREG 2 0 • 0 – Charger’s Output Voltage Is in Regulation• 1 – Requested ChargingCurrent() Is Not Being Met• Not Supported; Always Returns 0• Read Only. Write Will NACK

CURRENT_NOTREG 3 0 • 0 – Charger’s Output Current Is in Regulation• 1 – Requested ChargingCurrent() Is Not Being Met• Not Supported; Always Returns 0• Read Only. Write Will NACK

LEVEL_3:LEVEL_2 5:4 01 • 00 – Reserved• 01 – Charger Is a Smart Battery Controlled• 10 – Reserved• 11 – Charger Is a Host Controlled• Always Returns 01• Read Only. Write Will NACK

CURRENT_OR 6 0 • 0 – ChargingCurrent() Value Is Valid• 1 – ChargingCurrent() Value Is Invalid• This Value Is Valid Only When Charging with

CHARGE_INHIBITED = 0 or 1• Read Only. Write Will NACK

VOLTAGE_OR 7 0 • 0 – ChargingVoltage() Value Is Valid• 1 – ChargingVoltage() Value Is Invalid• This Value Is Valid Only When Charging with

CHARGE_INHIBITED = 0 or 1• Read Only. Write Will NACK

THERM_OR 8 Value • 0 – Thermistor Indicates Not Overrange• 1 – Thermistor Indicates Overrange• Read Only. Write Will NACK

THERM_COLD 9 Value • 0 – Thermistor Indicates Not Cold• 1 – Thermistor Indicates Cold• Read Only. Write Will NACK

THERM_HOT 10 Value • 0 – Thermistor Indicates Not Hot• 1 – Thermistor Indicates Hot• Read Only. Write Will NACK

動作

LTC1759

4-863

4

POWER-ONWORD BIT RESET VALUE ALLOWED VALUES

FUNCTION FIELD MAPPING (BINARY)

THERM_UR 11 Value • 0 – Thermistor Indicates Not Underrange• 1 – Thermistor Indicates Underrange• Read Only. Write Will NACK

ALARM_INHIBITED 12 0 • 0 – Charger Not Alarm Inhibited• 1 – Charger Alarm Inhibited. This Bit Is Set but Never Cleared by

AlarmWarning()• Read Only. Write Will NACK• Cleared to Power-On Reset Value When:

1) POR_RESET = 12) BATTERY_PRESENT = 03) AC_PRESENT = 04) A Valid ChargingVoltage(), ChargingCurrent() Pair Is Received

POWER_FAIL 13 Value • 0 – VBAT/VDCIN < 0.9• 1 – VBAT/VDCIN > 0.9• Read Only. Write Will NACK

BATTERY_PRESENT 14 Value • 0 – Battery Is Not Present• 1 – Battery Is Present• Read Only. Write Will NACK

AC_PRESENT 15 Value • 0 – Charge Power Is Not Available• 1 – Charge Power Is Available• Read Only. Write Will NACK

ChargingCurrent() CHARGING_CURRENT 15:0 0 • Unsigned Integer Representing Charger Current in mA[15:0] • Three Possible Responses

– Supply the Current Requested– Supply Its Programmatic Maximum Current If the Request Is Greater Than Its Programmatic Value and Less Than hffff– Supply Its Maximum Safe Current If the Request Is hffff [Supply Current Required to Meet ChargingVoltage()].

• Write Only. Read Will NACK

ChargingVoltage() CHARGING_VOLTAGE 15:0 0 • Unsigned Integer Representing Charger Voltage in mV[15:0] • Three Possible Responses

– Supply the Voltage Requested– Supply Its Programmatic Maximum Voltage If the Request Is Greater Than Its Programmatic Value and Less Than hffff– Supply Its Maximum Voltage If the Request Is hffff [Supply Voltage Required to Meet ChargingCurrent()].


AlarmWarning() OVER_CHARGED_ 15 0 • 1 – Terminate Charging ImmediatelyALARM • Write Only. Read Will NACK

• Writing a 0 to This Bit Will Be Ignored

TERMINATE_CHARGE_ 14 0 • 1 – Terminate Charging ImmediatelyALARM • Write Only. Read Will NACK

• Writing a 0 to This Bit Will Be Ignored.

RESERVED_ALARM1 13 0 • 1 – Terminate Charging Immediately• Write Only. Read Will NACK• Writing a 0 to This Bit Will Be Ignored.

OVER_TEMP_ALARM 12 0 • 1 – Terminate Charging Immediately• Write Only. Read Will NACK• Writing a 0 to This Bit Will Be Ignored.

動作

LTC1759

4-864

POWER-ONWORD BIT RESET VALUE ALLOWED VALUES

FUNCTION FIELD MAPPING (BINARY)

TERMINATE_ 11 0 • This Bit May Be Used to Signal That the Charger May Be RestartedDISCHARGE_ALARM After a Battery Conditioning Cycle Has Been Completed

• Write Only. Read Will NACK• Writing a 0 to This Bit Will Be Ignored• Not Supported by LTC1759

Reserved 10 – • Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

REMAINING_ 9 – • Intended for HostCAPACITY_ALARM • Not Supported by LTC1759


REMAINING_TIME_ 8 – • Intended for HostALARM • Not Supported by LTC1759


INITIALIZED 7 – • Intended for Host• Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

DISCHARGING 6 – • Intended for Host• Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

FULLY_CHARGED 5 – • Intended for Host• Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

FULLY_DISHARGED 4 – • Intended for Host• Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

ERROR 3:0 – • Intended for Host• All Bits Set High Prior to AlarmWarning() Transmission• Not Supported by LTC1759• Write Only. Read Will NACK

LTCVersionFunction LTC_VERSION 15:0 0101hex • Returns LTC Version Number() • Read Only

• Always Returns 0101hex

動作

SMBusアクセラレータ・プルアップ

SCLとSDAは両方ともSMBusアクセラレータ回路を備えており、この回路はこれら2つのSMBus信号ラインに大きな容量をもつシステムで立上り時間を短縮します。この動作により、バスは、各SMBus信号について150pFまではSMBusの立上り時間に関する要求条件を満たすことができます。ダイナミック・プルアップ回路はSDAまたはSCLの立上りエッジを検出して、約1µsの間VDDに2mA～5mAのプルアップ電流を流します（DC電流を供給する

ために外部のプルアップ抵抗は必要です）。立上り時間の改善は、SMBusを使用する全デバイス、とりわけI2Cロジック・レベルを使用するデバイスにとって有益です。ダイナミック・プルアップ回路はVDDまでしかプルアップしないので、SMBus仕様に準拠していないSMBusデバイスの中には、SMBusプルアップ抵抗がVDDより高い電圧で終端されていると、立上り時間に関する準拠の問題が依然として残るものもあることに注意してください。

LTC1759

4-865

4

0

8 OR 9

8 OR 9

NOTE: NUMBERS REFER TO CONDITIONS AND STATE DESCRIPTION IN TABLE 3

3 OR 4 OR 5OR 6 OR 16

15

7

151 OR 2

15

1759 F03

14

10 OR 11 OR 12OR 13 OR 16

15

CHARGING_CONTROLLED_STATE21

CHARGING_RESET_STATE19

CHARGING_NONE_STATE22

CHARGING_WAKE-UP_STATE20

動作

チャージャ・コントローラ・ブロック

LTC1759チャージャの動作は、チャージャ・コントローラ・ブロックが制御します。このブロックは、自立的に、あるいはホストの制御下で、選択されたバッテリを充電することができます。チャージャ・コントローラは、INTB＝0を行使して、システム管理ホスト（SMHost）との通信を要求することができます。これによって、SMHostが存在する場合、LTC1759をポーリングするようにします。

チャージャ・コントローラはSMBusコントローラ・ブロックからSMBusスレーブ・コマンドを受信します。

チャージ・コントローラによって、LTC1759は、スマート・バッテリの制御する（レベル2）チャージャに対する、以下の要求項目を満たすことができます。

1. スマート・バッテリの重大な警告メッセージをSMBus経由で発する。

2. ChargingVoltage()とChargingCurrent()のコマンドに応じてチャージャの出力特性を調整するSMBusスレーブ・デバイスとして動作する。

チャージャ・コントローラによって、LTC1759は、ホストの制御する（レベル3）スマート・バッテリ・チャージャに対する、以下の要求項目を満たすことができる。

1. ホストに制御されたシステムでは、ホストはSMBusマスタ・デバイスとして動作する。

2. ホストはバッテリに問い合わせるか、あるいは代わりになる特別な充電アルゴリズムを提供することにより、適切な充電アルゴリズムを決定することができる。

3. ホストは、ChargingCurrent()とChargingVoltage()の要求関数を送信するスマート・バッテリの能力をディスエーブルし、さらにSMBusを介して充電コマンドをLTC1759へブロードキャストすることにより充電を制御することができる。

4. LTC1759は、ホストの干渉なしに、スマート・バッテリの重大な警告メッセージに応答する。

チャージャ・コントローラ・ブロックは、図3のステート・マシンを使用します。状態遷移と一般的制御の機能的特徴については表3に詳細を示します。

図3. チャージャ・コントローラ・ステート・マシン

LTC1759

4-866

# CONDITION ACTION

0 POWER_ON_RESET = 1 CHARGING_RESET_STATE =1(Asynchronously Reset the Charger_Controller State Machine DuringPower-On Reset)

1 CHARGING_RESET_STATE = 1 AND the Battery Is Present CHARGING _WAKE-UP_STATE = 1AND AC_PRESENT = 1 AND INHIBIT_CHARGE = 0 AND Thermistor Is The Charger_Controller Will “Wake Up” Charge the BatteryIdeal at IWAKE-UP Indefinitely

2 CHARGING_RESET_STATE = 1 AND the Battery Is Present CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1AND AC_PRESENT =1 AND INHIBIT_CHARGE = 0 AND THERM_ The Charger_Controller Will “Wake Up” Charge the BatteryUR = 1 OR THERM_COLD = 1 at IWAKE-UP Until Condition 3 Is Met

3 CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 AND the Time-Out Period CHARGING_NONE_STATE = 1Exceeds tTIMEOUT AND THERM_UR = 1 OR THERM_COLD = 1 The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot

“Wake Up” Charge Again Until Condition 15 Is Met. It Can Supply“Controlled Charge” to the Battery If Conditions 8 or 9 Are Met

4 CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 AND an AlarmWarning() Message CHARGING_NONE_STATE =1Is Received with Any Bit in the Upper Nibble Set The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot


5 CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 (from Condition 1 above) AND CHARGING_NONE_STATE = 1THERM_HOT Changes from 0 to 1 AND THERM_UR = 0 The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot


6 CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 (from Condition 2 above) AND CHARGING_NONE_STATE = 1THERM_UR Changes from 1 to 0 AND THERM_HOT = 1 The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot


7 CHARGING_WAKE-UP-STATE = 1 AND INHIBIT_CHARGE Is CHARGING_WAKE-UP_STATE =1Set to 1 The Charger_Controller Stops Charging the Selected Battery. The Timer

Continues to Run. The Charger Can Resume “Wake-Up” Charging IfINHIBIT_CHARGE = 0

8 (CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 OR CHARGING_NONE_STATE = 1) CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1AND (Both ChargingCurrent() AND ChargingVoltage() Commands The Charger_Controller Will Supply “Controlled Charge” to theAre Received within tTIMEOUT) AND INHIBIT_CHARGE = 0 Battery as Specified in the Current and Voltage CommandsAND THERM_HOT = 0

9 (CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1 OR CHARGING_NONE_STATE = 1) CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1AND (Both ChargingCurrent() AND ChargingVoltage() Commands The Charger_Controller Will Supply “Controlled Charge” to theAre Received within tTIMEOUT) AND INHIBIT_CHARGE = 0 Battery as Specified in the Current and Voltage CommandsAND THERM_UR = 1

10 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 CHARGING_NONE_STATE = 1AND No New ChargingCurrent() and ChargingVoltage() Commands Are The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It CannotReceived for a Time-Out Period of tTIMEOUT “Wake Up” Charge Again Until Condition 15 Is Met. It Can Supply

“Controlled Charge” to the Battery If Conditions 8 or 9 Are Met

11 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 CHARGING_NONE_STATE = 1The Charger_Controller Is Supplying “Controlled Charge” to the The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It CannotBattery AND (an AlarmWarning() Message Is Received “Wake Up” Charge Again Until Condition 15 Is Met. It Can Supplywith Any Bit in the Upper Nibble Set) “Controlled Charge” to the Battery If Conditions 8 or 9 Are Met

動作

表3. チャージャ・コントローラの機能的特徴

LTC1759

4-867

4

# CONDITION ACTION

12 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 AND THERM_HOT CHARGING_NONE_STATE = 1Changes from 0 to 1 AND THERM_UR = 0 The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot


13 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 AND THERM_UR CHARGING_NONE_STATE = 1Changes from 1 to 0 AND THERM_HOT = 1 The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It Cannot


14 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1AND INHIBIT_CHARGE Is Set to 1 INHIBIT_CHARGE Asynchronously Inhibits Charging Without

Affecting the Charger_Controller State Machine. This Means the ChargerStops Charging the Battery but Continues to Accept NewChargingCurrent() and ChargingVoltage() Commands, Continues toMonitor the Battery Thermistor Input and Continues to Track theCommunication Time-Out. It Will Resume Charging the Battery IfINHIBIT_CHARGE Is Cleared to 0, Possibly at Different Current andVoltage If New Commands Have Been Sent in the Interim

15 ANY STATE CHARGING_RESET_STATE= 1The Charger_Controller Is in Any State AND (the Battery Is Removed The Charger_Controller Is Set to Its Power-On Default StateOR AC_PRESENT = 0 OR a 1 Is Written to POR_RESET)NOTE:Condition 15 Takes Precedence Over Any Other Condition.

16 (CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1) OR CHARGING_NONE_STATE = 1CHARGING_WAKE-UP_STATE = 1) AND The Charger_Controller Stops Charging the Battery. It CannotA 1 Is Written to RESET_TO_ZERO “Wake Up” Charge Again Until Condition 15 Is Met. It Can Supply

“Controlled Charge” to the Battery If Conditions 8 or 9 Are Met.The Valid Charge Command Timer Is Cleared When RESET_TO_ZERO =1. This Prevents Charging from Continuing Until After a ValidChargeCurrent() and ChargeVoltage() Pair Is Received

18 ANY STATE AND Alert SMHost of Change by Setting INTB = 0AC_PRESENT Transitions 0 to 1 or 1 to 0 ORBATTERY_PRESENT Transitions 0 to 1 or 1 to 0

19 CHARGING_RESET_STATE = 1 CHGEN = 0The Charger Is Not Charging

20 CHARGING _WAKE-UP_STATE = 1 CHGEN = ~INHIBIT_CHARGEThe Charger Will Provide a Wake-Up Current When CHGEN = 1

21 CHARGING_CONTROLLED_STATE = 1 CHGEN = ~INHIBIT_CHARGEThe Charger Will Provide Specified Charging Voltage and CurrentWhen CHGEN = 1A Zero Value for ChargingVoltage() Is Handled by Forcing CHGEN = 0

22 CHARGING_NONE_STATE = 1 CHGEN = 0The Charger Is Not Charging

動作

LTC1759

4-868

VDDVDD

RNR

THERM

HYSTERESIS

RWEAK475k1%

RTHERMTOTALPARASITIC

CAPACITANCEMUST BE LESS

THAN 75pF

RNR10k1%

RNR_SELB

RUR1k1%

VDD

VDD

THERM_COLD

THERM_UR

THERM_HOT

THERM_OR

1759 F04

RUR_SELB

+

–

+

–

+

–

+

–

THERMLATCH

COLD

HOT

OR

UR

動作

サーミスタ・デコーダ・ブロック

このブロックはバッテリのサーミスタ抵抗を測定し、重大なトリップ点でノイズ余裕度が大きいことが特徴です。低消費電力スタンバイ・モードは、ACが存在しないとき、SMBチャージャの報告に関する必要事項をすべてサポートします。サーミスタ・デコーダを図4に示します。

RNR_SELBとRUR_SELBを使って図4のスイッチを変更するステート・マシンによって、サーミスタ・センシングが実行されます。3つの利用可能なモードは、次のとおりです：

1. オーバーレンジ検出。RUR_SELBとRNR_SELBのスイッチはオフで、外部の抵抗RWEAKは抵抗RTHERMとともに電圧分割器を形成します。分圧後の電圧はTHERMでモニタされて、内部リファレンスと比較され、ORコンパレータの出力でサンプルされます。この検出モードは常にアクティブで、AC電源が利用できないときの低消費電力動作を可能にします。

2. コールド/アイデアル/ホット・レンジ検出。RNR_SELBスイッチはオン、RUR_SELBスイッチはオフです。外部のRNR抵抗およびRWEAK抵抗は、RTHERM抵抗とともに電

圧分割器を形成します。分圧された電圧は、THERMでモニタされて内部リファレンスと比較され、コールド・コンパレータおよびホット・コンパレータの出力でサンプルされます。この検出モードは、ORがテストされて“L”の場合にだけアクティブになります。

3. アンダー・レンジ検出。RNR_SELBスイッチはオフ、RUR_SELBスイッチはオンです。外部のRUR抵抗およびRWEAK抵抗は、RTHERM抵抗とともに電圧分割器を形成します。分圧後の電圧は、RNRでモニタされて内部リファレンスと比較され、URコンパレータの出力でサンプルされます。この検出モードは、HOTがテストされて“H”の場合にだけアクティブになります。

注：アンダーレンジ検出方式はLTC1759の非常に重要な機能です。0.333 • VDD（1V）のRUR/RTHERM分圧器のトリップ点は、10kのプルアップを使用するシステムのスレッショルド0.047 • VDD（140mV）より十分に大きくなります。10kのプルアップを使用するシステムでは、バッテリとサーミスタ検出回路間のグランド・オフセットが100mVとあまり大きくない場合、アンダーレンジからホットへの重要な遷移点を決定できません。通常の電流レベルで充電するときは、このようなオフセットを考慮する必要があります。

図4. サーミスタ・デコーダ・ブロック

LTC1759

4-869

4

VLIMIT

12.5k

25k33k

25k

25k

12.5k

RLIMIT

VDD

VLIM [3:0]

1759 F05

AC_PRESENT

4

+

–

+

–

+

–

+

–

ENCODER

EXTERNAL NOMINALRESISTOR CHARGING(RILIMIT) ILIMIT VOLTAGE CURRENT RANGE GRANULARITY

0 VILIMIT < 0.09VDD 0 < I < 1023mA 1mA

10k ±1% 0.17VVDD < VILIMIT 0 < I < 2046mA 2mA< 0.34VVDD

33k ±1% 0.42VVDD < VILIMIT 0 < I < 4092mA 4mA< 0.59V

Open (>250k, 0.66VVDD < VILIMIT 0 < I < 8184mA 8mAor Short toVDD)

動作

AC電源が供給されないとき、サーミスタ・ブロックは以下の低消費電力動作機能をサポートします：

1. 低消費電力THERM_OR検出回路だけが動体状態に保たれ、バッテリからの割込みをサポートする。

2. ChargeStatus()読出し機能は、読出しの最初でサーミスタ・ブロックがサーミスタ・ステータスを更新するように強制します。読出し完了直後に再び低消費電力モードに入ります。

サーミスタ・インピーダンスは、表4にしたがって解釈されます。

THERMISTOR CHARGERESISTANCE STATUS BITS DESCRIPTION

0Ω to 500Ω THERM_UR, UnderrangeTHERM_HOTBATTERY_PRESENT

500Ω to 3kΩ THERM_HOT HotBATTERY_PRESENT

3kΩ to 30kΩ (NONE) IdealBATTERY_PRESENT

30kΩ to 100kΩ THERM_COLD ColdBATTERY_PRESENT

Above 100kΩ THERM_OR OverrangeTHERM_COLD

表4. サーミスタ状態範囲

RWEAK、RURおよびRNRのために必要な値を表5に示します。

EXTERNAL RESISTOR VALUE (Ω)

RWEAK 475k ±1%

RUR 1k ±1%

RNR 10k ±1%

注：セトリング時間の要求条件から、THERMおよびRNR上の最大許容外部総容量は75pFです。

表5. サーミスタの外部抵抗値

ILIMITデコーダ・ブロック

このピンとGND間に接続される外部抵抗の値によって、最大充電電流値を制限するのに使用される4つの電流制限のうちの１つが決まります。これらの電流制限

は、ソフトウェアでは無効にできない、ハードウェアによる充電電流の制約による安全限界を与えます。

表6. ILIMITトリップ・ポイントおよび範囲

図5. 簡略VLIMIT回路コンセプト（ILIMITも同様）

VLIMITデコーダ・ブロック

このピンとGND間に接続される外部抵抗の値によって、チャージャ出力値に適用される5つの電圧制限のうちの1つが決まります。これらの電圧制限は、ソフトウェアでは無効にできない、ハードウェアによる充電電圧の制約による安全限界を与えます。

LTC1759

4-870

PROGRAMMED VALUE (V)

NOTE: THE USER MUST ADJUST THE VALUE OFTHE EXTERNAL CURRENT SENSING COMPONENTS(RS1, RS2, RSENSE, RSET) TO MAINTAIN CONSISTENCYWITH ILIMIT RANGES. SEE APPLICATIONS INFORMATION

0

CHAR

GER

V OUT

(V)

25

20

15

10

5

010 20 25

1759 F06

5 15 30 35

IPROG(FROM CA1 AMP)

1759 F07

+

–RSET VREF

ISET

PROGTOERRORAMP

CHARGINGCURRENT()VALUE

∆-∑MODULATOR

ILIMIT/8

AVERAGE CHARGER CURRENT

1750 F08~40ms0

動作表7. VLIMITトリップ・ポイントおよび範囲

NOMINALEXTERNAL CHARGINGRESISTOR VOLTAGE (VOUT)(RVLIMIT) VLIMIT VOLTAGE RANGE GRANULARITY

0 VVLIMIT < 0.09VVCCP 2465mV < VOUT 16mV< 8432mV

10k ±1% 0.17VVDD < VVLIMIT 2465mV < VOUT 16mV< 0.34VVDD < 12640mV

33k ±1% 0.42VVCCP < VVLIMIT 2465mV < VOUT 32mV< 0.59VVDD < 16864mV

100k ±1% 0.66VVDD < VVLIMIT 2465mV < VOUT 32mV< 0.84VVDD < 21056mV

Open or 0.91VVDD < VVLIMIT 2465mV < VOUT 32mVTied to VDD < 32768mV

電圧DACブロック

充電出力電圧がVREFだけオフセットされることに注意してください。したがって、出力電圧が正しく（オフセットなしで）プログラムされるように、SMBus ChargingVoltage()値からVREFの値を減算します。ChargingVoltage()値がチャージャの公称基準電圧(公称2.465V)より低い場合、チャージャ出力電圧はゼロにプログラムされます。さらに、ChargingVoltage()値がVLIMITピンによってセットされる制限値より高い場合、チャージャ出力電圧はVLIMIT抵抗によって決定される値に設定されます。そして、VOLTAGE_ORビットがセットされます。これらの制限値は図6に示されています。

電流DACブロック

電流DACはデルタ-シグマ変調器であり、チャージャの電流制限を設定するのに使用される外部抵抗（RSET）の実効値を制御します。図7はDAC動作の簡略図です。デルタ-シグマ変調器とスイッチは、SMBusを通して受信されたChargingCurrent()値を次式で表される可変抵抗値に変換します：

1.25RSET/ChargingCurrent()/ILIMIT[x]）

したがって、プログラムされた電流は次式のようになります。

ChargingCurrent()< ILIMIT[x]の場合、0.8VREF/RSET（ChargingCurrent()/ILIMIT[x]）

図6. チャージャの伝達関数

図7. 電流DAC動作

図8. 低電流モードにおける充電電流波形

LTC1759

4-871

4

92mV

–

+

500Ω

CLP

CLN

VCC

1759 F09

LTC1759

1µF

+

RS4*

CIN

VIN

CL1

AC ADAPTERINPUT

*RS4 = 92mVADAPTER CURRENT LIMIT

+

動作

ILIMITが許容する最大電流の1/16より小さい値が、電流DAC入力に印加されると、電流DACは異なる電流モードに入ります。電流DACの出力は、デューティ・サイクルが1/8の高周波クロックでパルス幅変調されています。したがって、チャージャが供給する最大出力電流はIMAX/8になります。デルタ-シグマ出力は、この低いデューティ・サイクル信号のオン・オフをゲートします。次にデルタ-シグマ・シフト・レジスタは、チャージャがIMAX/8の値に落ち着くまでの時間を与えるために、低速（およそ45ms/ビット）でクロックされます。その結果得られる平均充電電流は、ChargingCurrent()値によって要求される電流と等しくなります。

電流DACブロックへのウェイクアップが行使されると、デルタ-シグマは（ILIMITの設定に無関係に）80mAに等しい値へ固定されます。

注：

シグマ-デルタ変調器の80%の最大デューティ・サイクルを補償するために、ISETピンに接続される外部抵抗には0.8を掛ける必要があります。80%のデューティ・サイクルにより立上り/立下り時間の不一致は（非直線性ではなく）小さな利得誤差に変換される点にも注意してください。これらの誤差を小さく抑えるために、ISETピンの寄生容量を最小にする必要があります。

バッテリ・モニタ・ブロック（PWR_FAIL）

2つの内蔵抵抗分割器は、BAT2端子をDCIN端子と比較します。BAT2がDCINの電圧の89%を超えると、PWR_FAILビットが1にセットされます。小さな比例ヒステリシス（～2%）はノイズ余裕度のために利用されます。AC_PRESENTが“L”の場合、PWR_FAILビットは“L”にセットされます。

アプリケーション情報

アダプタ制限

LT1759の重要な特長の1つは、ACアダプタの過負荷を回避できるレベルに充電電流を自動的に調整できることです。この機能により、製品は複雑な負荷管理アルゴリズムを使用することなく複数のバッテリを充電しながら同時に動作することが可能です。さらに、バッテリはアダプタが機能する最大速度で自動的に充電されます。

この機能は全アダプタ出力電流を検知して、プリセットされたアダプタ電流制限を超えた場合に充電電流を下方修正して実現されます。真のアナログ制御が、閉ループ・フィードバックとともに使用されており、アダプタの負荷電流が制限内に確実に維持されます。図9のアンプCL1は、CLPピンとCLNピン間に接続されたRS4の両端の電圧を検知します。この電圧が92mVを超えるとアンプはプログラムされた充電電流を無視して、アダプタ電流を92mV/RS4に制限します。スイッチング・ノイズを除去するには、500Ωと1µFからなるローパス・フィルタが必要になります。電流制限を使用しない場合は、CLPピンとCLNピンの両方をVCCに接続しなければなりません。

図9. アダプタ電流制限

入力電流制限の設定

入力電流制限を設定するためには、最小ACアダプタ電流定格を知っている必要があります。入力電流の制限に許容差があるため5%ほど少なくし、その電流を使って抵抗値を決めてください。

RS4＝92mV/ILIMITILIMIT＝アダプタ最小電流（アダプタ最小電流 • 5%）

LTC1759

4-872

UV

VDD

SYNC

SDB

CHGEN

VLIMIT

ILIMIT

DGND

ISET

PROG

VC

COMP1

AGND

RNR

THERM

SDA

SCL

INTB

22

21

8

32

9

10

2

33

34

1

3

35

30

29

31

23

26

36

RSET, 3.83k

R4, 1.5k

LTC1759

R7, 1k

RUR1k

R3499Ω

RWEAK475k

RNR10k

C9, 0.1µF

C13, 0.33µF

VDD

VDD

C11, 1µF

C12, 0.68µF

RVLIMIT, 33k

RCL, 0.033Ω

RS1, 200Ω

R668Ω

RS2, 200Ω

R115.8k

R21k

C20.47µF

C5, 2.2µF

C60.68µF

C80.047µF

C4, 0.1µF

C11µF

Q1

Q3 D1

Q2 L115µH

C1622µF

SYSTEMPOWER

RSENSE0.025Ω

D2 D2

RILIMIT, 33k

7

16

4

5

12

25

24

18

17

28

27

11

6

20

19

14

15

13

DCIN

DCDIV

INFET

VCC

CLP

CLN

TGATE

BOOSTC

GBIAS

BOOST

SW

BGATE

SPIN

SENSE

BAT1

BAT2

VSET

PGND C70.015µF

C322µF

C140.1µF

C1510µF35VAl

ACADAPTER

INPUT

SMARTBATTERY

INTB SMBusTOHOST

D1: MBRS130LT3D2: FMMD7000L1: SUMIDA CDRH127-150

Q1: Si3457DVQ2, Q3: Si3456DV

SCLSDA

1759 F10

+

+

ADAPTER RS4 VALUE* RS4 POWER RS4 POWERRATING (A) (Ω) 1% DISSIPATION (W) RATING (W)

1.5 0.06 0.135 0.25

1.8 0.05 0.162 0.25

2 0.045 0.18 0.25

2.3 0.039 0.206 0.25

2.5 0.036 0.225 0.5

2.7 0.033 0.241 0.5

3 0.03 0.27 0.5

* 上記の値は、最も近い標準値に合わせています。

よくあることですが、ACアダプタには少なくとも+10%の電流制限マージンがあり、多くの場合、単にACアダプタの電流制限値を実際のACアダプタの定格に設定することができます（表7を参照してください）。

充電終了に関する問題

定電流充電で、しかも電圧に基づいてチャージャが終了するようなバッテリには、アダプタの制限が引き起こすチャージャ電流の減少の問題が発生する可能性があります。このような場合、入力制限の機能を無効にすることをお奨めします。バッテリが充電を終了させる方法については、バッテリの製造メーカーにお問い合わせください。

出力電流制限の設定（図10を参照してください）

LTC1759の電流DACとPWMアナログ回路は、チャージャ電流の設定を調整する必要があります。調整が悪いと、充電電流が不適当になります。

図10. 4A SMBusスマート・バッテリ・チャージャ


表7. 一般的なRS4抵抗値

LTC1759

4-873

4

表8. 推奨抵抗値


IMAX RSENSE RSENSE RS1 = RS2 RSET RILIMIT(A) (Ω) 1% (W) (Ω) 1% (Ω) 1% (Ω) 1%

1.023 0.100 0.25 200 3.83k 0

2.046 0.05 0.25 200 3.83k 10k

4.092 0.025 0.5 200 3.83k 33k

8.184 0.012 1 200 4.02k Open

警告

動作中はRILIMITの値を変えないでください。この値は固定しておき、しかも常時RSENSEとRSETの値を追跡しなければなりません。入力電流制限がない場合、電流設定を変えると、要求される値をはるかに上回る電流が流れる恐れがあり、バッテリの損傷あるいはACアダプタの過負荷につながる可能性があります。

計算例

要求された値に出力電流を設定するために、以下の値を計算します：

1. RSENSE：この抵抗は、チャージャ出力の電流センス抵抗です。

2. RSET：この抵抗は、電流DAC出力のプログラミング電流スケールを設定します。

3. RILIMIT：この抵抗は、電流DACのフルスケール値（IMAX）をプログラムします。

RSENSEとRSETの値は、RS1とRS2に対して選択される値に基づいてお互いに直接的に関係づけられています。電流センス・オペアンプの入力バイアス誤差をなくすために、RS1とRS2の値を等しく（約200Ω）しておきます。最大電流値を設定するために、RSENSEの電圧降下に対応してPROGピン電流を調節するのにRSETを使用します。

以下の例は、4Aの設計に対するものです。

ステップ1：RSENSEを決定する。最大充電電流に対して選択されたIMAXを使って、センス抵抗の抵抗値を計算し、最も近い標準値に合わせます。標準値に合わせたための誤差は、RSET抵抗の計算によって補償されます。VSENSE電圧の値はユーザが定義できます。電流センス抵

抗の消費電力の最小化と、電流スケールの高精度の維持との間の妥当なトレードオフとして、フルスケール電流に対してVSENSE＝100mVとします。

RSENSE＝VSENSE/IMAXRSENSE＝0.1V/4.092A＝0.024ΩRSENSE＝0.025Ωを使用

ステップ2：RSETの値を決定してください。VREFは、2.465Vです。RSETを最も近い標準値に合わせます。

RSET＝VREF/(1.25 • IMAX) • RS1/RSENSERSET＝2.465/(1.25 • 4.092)200/0.025＝3.855kRSET＝3.83kΩを使用

ステップ3：RILIMITの値を決定します。これはIMAX値に基づく単なる参照機能です。許容RILIMIT値については電気的特性表を参照してください。推奨抵抗値については表8を参照してください。

インダクタの選択

高い動作周波数ではより小さな値のインダクタとコンデンサを使用できます。周波数が高いほどMOSFETゲート電荷の損失のために、一般に効率が低下します。さらに、リップル電流と低電流動作に対するインダクタ値の影響も考慮しなければなりません。インダクタ・リップル電流∆ILは、周波数が高いほど減少し、VINが高いほど増加します：

∆If L

VVVL OUTOUT

IN= ( )( ) −

11

大きな∆ILの値を許容すれば、低インダクタンスを使用できますが、出力電圧リップルが高くなりコア損失も大きくなってしまいます。リップル電流を設定するための妥当なスタート・ポイントは、∆IL＝0.4(IMAX)です。入力電圧が最大のときに∆ILが最大になることを忘れないでください。インダクタ値も低電流動作に影響を与えます。ボトムMOSFETが導通している間にインダクタ電流がゼロになると、低電流動作への移行が開始されます。インダクタ値を低くする（∆ILが高くなる）と、高い負荷電流でこれが発生し、低電流動作範囲の上の方で効率が低下する可能性があります。実際には15µHが使用できる最小推奨値です。

LTC1759

4-874


ICの消費電力計算

LTC1759の消費電力は、Q2とQ3のゲート電荷に依存します。ゲート電荷はメーカのデータ・シートから決定され、FETのゲートの電圧振幅およびドレインの電圧振幅の両方に依存します。

PD＝（VVCC－（VGBIAS）[fPWM(QG2＋QG3）]＋VVCC • IVCC

例：VVCC＝18V、VGBIAS＝8.9V、fPWM＝230kHz、QG2＝QG3＝20nC、IVCC＝20mA

PD＝(18V－8.9V)(230kHz • 40nC)＋18V • 20mA＝437mW

ソフトスタートおよび低電圧ロックアウト

LT1759はVCピンに0.33µFのコンデンサを接続するとソフト・スタートを行います。VCピン電圧は起動時にはすばやく0.5Vまで上昇し、そのあとは内部45µAプルアップ電流および外付けコンデンサで設定される速度で上昇します。VC電圧が0.7Vに達すると、バッテリ充電電流が増加しはじめ、VCが1.1Vで最大電流に達します。0.33µFのコンデンサを使用した場合、最大充電電流に達する時間は約10msで、チャージャの入力電圧は10ms以内に最大値に達するものと考えられます。より長い起動時間が必要な場合は、コンデンサを1µFまで増加することができます。

どのスイッチング・レギュレータでも、入力電圧がタイムアウト周期よりはるかに遅く立ち上がると、従来のタイマベースのソフト・スタートが行えなくなる可能性があります。これはバッテリ・チャージャとコンピュータ電源のスイッチング・レギュレータが、負荷に一定量の電力を供給しているためです。入力電圧がソフト・スタート時間に比較して低速で上昇する場合、入力電圧が最終値よりまだずっと低いときに、レギュレータは負荷に最大電力を供給しようとします。アダプタは電流制限されると、出力電圧低下時には最大電力を供給できず、アダプタ出力が出力電圧低下時の電流制限状態になったままの擬似“ラッチ”状態になる可能性があります。たとえば、チャージャとコンピュータを合わせた負荷電力の最大値が30Wである場合、15Vのアダプタは2.5Aに電流制限されているかもしれません。最大電力が供給されているときに、アダプタ電圧が（30W/2.5A＝12V）以下に低

下すれば、アダプタ電圧は一定の30W負荷によって、スイッチング・レギュレータが最大負荷を供給できなくなる、より低い安定状態に至るまで引き下げられてしまいます。この状態は、最大電力を実現可能な最小アダプタ電圧より高く設定したDCDIV抵抗分割器を利用することによって回避できます。

入力および出力コンデンサ

4Aリチウムバッテリ・チャージャ（図10参照）では、入力コンデンサ（C14）がコンバータのすべての入力スイッチング・リップル電流を吸収するものとみなされるので、十分なリップル電流定格を持っていることが必要です。ワーストケースRMSリップル電流は、出力充電電流の1/2になります。実際の容量値はそれほど厳密ではありません。等価直列抵抗値の低い固形タンタル・コンデンサはリップル電流定格が高く、比較的小さな表面実装パッケージに収納されていますが、タンタル・コンデンサを入力あるいは出力のバイパスに使用するときは注意が必要です。電源を入れたままアダプタをチャージャに装着したり、バッテリをチャージャに接続したとき、入力サージ電流が発生する可能性があります。固形タンタル・コンデンサには、きわめて高いターンオン・サージ電流が流れると起こる故障のメカニズムがあることが知られています。「サージ高耐性」低ESRタンタルのKemet T495シリーズだけが、バッテリからグランドのような高サージ条件に対応できます。

C15（ACアダプタ入力端子に位置する）の電解アルミニウムの比較的高いESRは、活線接続時のリンギングを低減するのに役立ちます。

コンデンサの電圧定格を可能な限り高くすれば、問題も起こりにくくなります。使用する前に製造業者にお問い合せください。代替品にはトーキンやUnited Chemi-Con/Marconなどから供給されている新しい大容量セラミック（最低20µF）などがあります。しかし、チャージャの出力フィルタにセラミック・コンデンサを使うと、不安定性と間違われるおそれのある可聴ノイズが発生することがあります。充電電流が小さい場合、チャージャは可聴周波数の不連続電流モードで動作します。他に代わりとなるコンデンサには、三洋電機のOSCONコンデンサなどがあります。

LTC1759

4-875

4

M3

1759 F11

M4TPO610

RS4

INFET

LTC1759

VCCVIN

1759 F12

SDB

LTC1759

D51N4148

100k

VBAT

CHGEN

CONNECTORTO BATTERY

TO SYSTEM

1759 F13

FOR ESD PROTECTION

FOR ESD AND LATCH-UPPROTECTION

VDD


出力コンデンサ（C3）も出力スイッチング電流のリップルを吸収するものと想定されています。コンデンサを流れる電流の一般式は以下のとおりです。

IRMS =

(L1)(f)

VBATVCC( )0.29 (VBAT) 1 –

たとえば、VCC＝19V、VBAT＝12.6V、L1＝10µH、およびf＝200kHz、IRMS＝0.6Aです。

一般にEMIを配慮すれば、バッテリ・リードのリップル電流を小さくする必要があり、またビーズまたはインダクタを追加して、200kHzのスイッチング周波数でのバッテリ・インピーダンスを大きくすることができます。スイッチング・リップル電流は、出力コンデンサのESRとバッテリ・インピーダンスに応じて、バッテリと出力コンデンサに配分されます。C3のESRが0.2Ωで、バッテリ・インピーダンスがビードすなわちインダクタによって4Ωに増大する場合、バッテリには電流リップルのわずか5%しか流れません。

チャージャ・クローバ保護

図1のチャージャのVINコネクタを瞬時にグランドに短絡する（クローバする）可能性がある場合は、小型のPチャネルFET M4を使用して、入力PチャネルFET M3（図11参照）を高速でターンオフしなければなりません。そうしないと、高サージ電流のためにM3に損傷を与えるおそれがあります。ドロップアウト電圧と放熱に問題がなければ、M3をダイオードと交換することもできます。

VBATが接地されていてもLT1759は動作することに注意してください。図1のチャージャのVBATが高いバッテリ電圧から高速でグランドに短絡した（クローバされた）場合は、低速のループ応答により充電電流が蓄積され、トップサイドNチャネルFET M1に損傷を与える可能性があります。SDBピンからVBATに小型ダイオードD5（図12を参照）を接続すると、スイッチングをシャットダウンしてチャージャを保護します。

M4またはD5（あるいはその両方）は、チャージャ・システムを潜在的にクローバされる場合にしか必要ないことに注意してください。

図11. VINクローバ保護

図12. VBATクローバ保護

SMBus入力の保護

バッテリがシステムに接続されるときはいつでもSMBus入力（SCLとSDA）には制御されない過渡信号が加わります。バッテリに静電荷がある場合、SMBus入力は、繰り返し受けると損傷を引き起こす可能性のあるESDにさらされます。また、バッテリの正端子が負端子より前にコネクタに接触すると、SMBus入力に、バッテリの全電位だけグランドより低い電圧が加わり、その結果、SMBus入力に接続されたあらゆるデバイスがラッチアップする可能性が生じます。したがって、図13に示すようにSMBusの入力を保護するとよい設計になります。

図13.

LTC1759

4-876

TO RS1 AND RS2

1759 F14

DIRECTION OF CHARGING CURRENT

RSENSE

1759 F15

VBAT

L1

VIN

HIGHFREQUENCY

CIRCULATINGPATH

BAT

SWITCH NODE

CIN COUTD1


PCBレイアウトの考察

LTC1759には、レイアウト上重要な箇所が2つあります。１つ目はISETピンで、２つ目はDC/DCコンバータのスイッチング回路です。

ISETピン・レイアウト：LTC1759のISETピンのリード長は重要で寄生容量を減らすためにできるだけ小さくしておく必要があります。このノード上のどのような寄生容量でも、プログラムされた電流値に誤差が発生する原因になります。ISETパッドのすぐ隣にRSET抵抗を配置してださい。RSETからLTC1759 のPROGピンのパッドへのトレースは重要ではありません。

DC/DC基板レイアウトのヒント：効率を最大にするために、スイッチ・ノードの立上りおよび立下り時間はできるだけ短くしてあります。電磁放射と高周波共振の問題を防ぐために、ICに接続する部品、特に電源経路（一次側および二次側）の適切なレイアウトが不可欠です。

1. 最も高い周波数のループ経路はできるだけ小さく引き締めて配置します。これにはバイパス・コンデンサが含まれ、より高い周波数のコンデンサはより低い周波数のコンデンサよりノイズ源の近くに配置します。最も高い周波数の電源経路ループはレイアウト上、最優先になります。最良の結果を得るために、このループ内ではビアスを使用しないで、一つの外部PCB層上に全高周波ループを配置してください。避けられないなら、インピーダンスを抑えるために複数のビアスを使用してください（図15を参照してください）。

2. 長い電源トレースは平行に走らせます。最大の容量性結合と同相モード・ノイズ除去のために、各トレースを別々のPCB層に配置し、一方が他方のすぐ上にくるようにすると最良の結果が得られます。

3. 可能なら、プレーン間の容量性ノイズ・カップリングを最小にするためにスイッチャ回路下でグランド・プレーンを使用してください。

4. 信号（アナログ）グランドを別にしてください。このアナログ・グランドを出力グランドで一点接続を使用して電源に接続してください。

5. 電流プログラミング精度を最高にするために、RSENSEからRS1とRS2までケルビン接続にしてください。一例として図14を参照してください。

図14. 充電電流のケルビン・センシング

図15. 高速スイッチング経路

LTC1759

4-877

4

UV

VDD

SYNC

SDB

CHGEN

VLIMIT

ILIMIT

DGND

ISET

PROG

VC

COMP1

AGND

RNR

THERM

SDA

SCL

INTB

22

21

8

32

9

10

2

33

34

1

3

35

30

29

31

23

26

36

RSET, 3.83k

R4, 1.5k

LTC1759

R7, 1k

RUR1k

R3499Ω

RWEAK475k

RNR10k

C9, 0.1µF

C13, 0.33µF

VDD

VDD

C11, 1µF

C12, 0.68µF

RVLIMIT, 33k

RCL, 0.033Ω

RS1, 200Ω

R668Ω

RS2, 200Ω

R115.8k

R21k

C20.47µF

C5, 2.2µF

C60.68µF

C80.047µF

C4, 0.1µF

C11µF

Q1

Q3 D1

Q2 L115µH

C1622µF

SYSTEMPOWER

RSENSE0.025Ω

D2 D2

RILIMIT, 33k

7

16

4

5

12

25

24

18

17

28

27

11

6

20

19

14

15

13

DCIN

DCDIV

INFET

VCC

CLP

CLN

TGATE

BOOSTC

GBIAS

BOOST

SW

BGATE

SPIN

SENSE

BAT1

BAT2

VSET

PGND C70.015µF

C322µF

C140.1µF

C1510µF35VAl

ACADAPTER

INPUT

SMARTBATTERY

INTB SMBusTOHOST

D1: MBRS130LT3D2: FMMD7000L1: SUMIDA CDRH127-150

Q1: Si3457DVQ2, Q3: Si3456DV

SCLSDA

1759 F10

+

+

標準的応用例

4A SMBusスマート・バッテリ・チャージャ

関連製品

製品番号説明注釈

LTC1473 デュアルPowerPathTMスイッチ・ドライバ 2つの電圧入力の切替え

LTC1479 デュアル・バッテリ・システム用PowerPathコントローラ 2つのバッテリ、ACアダプタおよびチャージャの切替え

LT1505 高効率定電流/定電圧チャージャ入力電流制限により最高97%の効率

LT1511 モノリシック3A定電流/定電圧チャージャ入力電流制限；外部MOSFET不要

LTC1694 SOT-23パッケージに収納されたSMBusアクセラレータ SMBusデータの完全性を改善

LT1769 モノリシック2A定電流/定電圧チャージャ LT1511の類似品、ただし2A定格、28ピンSSOPパッケージ

PowerPathはリニアテクノロジー社の商標です。

LTC1759

4-878

NOTES

ltc1759 - スマート・バッテリ・チャージャltc®...

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