ltc4055 - usbパワー・コントローラおよびリチウムイオン …...1 ltc4055 4055f...

1

LTC4055

4055f

USBパワー・コントローラおよびリチウムイオン・リニア・チャージャ

+

IN1

IN2

VNTCNTC

WALL

SHDN

SUSP

HPWR

OUT

Li-IonCELL

10µF1Ω

10µF

TIMER PROG

LTC4055

CLPROG GND

4055 TA01

TO SYSTEMLOADS

BAT

CHRG

ACPR

0.1µF 97.6k 97.6k

SUSPEND USB POWER

500mA/100mA SELECT

5V (NOM)FROM USB

CABLE VBUS

ILOAD (mA)0

CURR

ENT

(mA)

300

400

600

500IIN

400

4055 TA02

200

100

–100

0

100 200 300 600500

IBATCHARGING

ILOAD

IBAT(IDEAL DIODE)

入力電流およびバッテリ電流と負荷電流RPROG = RCLPROG = 97.6k

特長■ 1セル・リチウムイオン・バッテリをUSBポートから直接充電

■ 負荷に応じた充電で、USB準拠の入力電流を保証■ 入力電源取り外し時に自動的にバッテリに切替え■ サーマル･フィードバック付きの定電流/定電圧動作により、過熱の恐れなく最大充電レートを実現*

■ 100%または20%の電流制限を選択可能（例：500mA/100mA）

■ 理想ダイオード動作により低損失で完全PowerPathTM

制御（逆電流防止）■ 0.8%精度のプリセット4.2V充電電圧■ USB対応の一時停止モード■ プログラム可能な充電電流と終了タイマ■ 自動再充電■ ソフトスタートによる突入電流制限■ NTCサーミスタ入力により温度規定充電が可能■ 小型（4mm×4mm×0.8mm）QFNパッケージ

アプリケーション■ 携帯USB機器：カメラ、MP3プレイヤ、PDA、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。

PowerPathはリニアテクノロジー社の商標です。*米国特許番号6,522,118

概要

LTC®4055はバッテリ駆動の携帯用アプリケーション向けに設計されたUSBパワー・マネージャおよびリチウムイオン・バッテリ・チャージャです。このデバイスはUSB周辺機器の動作とバッテリ充電に使用される総電流を管理および制限します。電流選択ピン（HPWR）の状態に応じて、総入力電流を100mAまたは500mAに抑えることができます。USB電源またはバッテリからUSB周辺機器までの電圧降下は、標準で100mV/400mAおよび20mV/80mAを下回ります。その他の管理機能として、入力が取り外された場合のバッテリへの自動切替え、突入電流制限、逆電流防止、低電圧ロックアウト、サーマル・シャットダウンなどがあります。

またLTC4055は1セル・リチウムイオン・バッテリ用の完全な定電流/定電圧リニア・チャージャを備えています。バッテリに印加されるフロート電圧は0.8%（標準）の高精度に維持され、充電電流はグランドに接続された外付け抵抗を使用してプログラム可能です。完全に放電したセルは、セル電圧が2.8Vを超すまで、プログラムされた充電電流の10%で自動的にトリクル充電されます。総充電時間はグランドに接続された外付けコンデンサによってプログラム可能です。バッテリがフロート電圧を100mV下回ると、バッテリの自動再充電が行われます。充電中にバッテリ温度をモニタするのに使用されるNTCサーミスタ入力も備わっています。

LTC4055は高さの低い16ピン（4mm×4mm）QFNパッケージで供給されます。

標準的応用例

2

LTC4055

4055f

ORDER PARTNUMBER

LTC4055EUF

TJMAX = 125°C, θJA = 37°C/WEXPOSED PAD IS GND (PIN 17)MUST BE SOLDERED TO PCB

より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。

16 15 14 13

5 6 7 8

TOP VIEW

17

UF PACKAGE16-LEAD (4mm × 4mm) PLASTIC QFN

9

10

11

12

4

3

2

1IN2

BAT

OUT

IN1

TIMER

PROG

GND

CLPROG

NTC

VNTC

CHRG

ACPR

WAL

L

SHDN

SUSP

HPW

R

4055

UF PARTMARKING

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSVIN Input Supply Voltage IN1, IN2 and OUT ● 4.35 5.5 VVBAT Input Voltage BAT ● 4.3 VIIN Input Supply Current VBAT = 4.2V ● 0.8 1.6 mA

Suspend Mode ● 50 100 µASuspend Mode, Wall = 2V, VOUT = 4.8V ● 0.1 0.2 mAShutdown ● 10 20 µA

IOUT Output Supply Current VOUT = 5V, VIN1 = VIN2 = 0V, VBAT = 4.2V ● 450 900 µAIBAT Battery Drain Current VBAT = 4.2V, Charging Stopped ● 15 30 µA

Suspend Mode ● 15 30 µAShutdown ● 2.5 5 µAVIN1 = VIN2 = 0V, BAT Powers OUT, No Load ● 50 100 µA

ILIM(MAX) Maximum Current Limit (Note 8) 1 AVUVLO Input or Output Undervoltage Lockout VIN Powers Part, Rising Threshold ● 3.5 3.8 4 V

VOUT Powers Part, Rising Threshold ● 3.5 3.8 4 V∆VUVLO Input or Output Undervoltage Lockout VIN Rising – VIN Falling or 125 mV

Hysteresis VOUT Rising – VOUT Falling電流制限

ILIM Current Limit RCLPROG = 100k, HPWR = 5V ● 465 490 515 mARCLPROG = 100k, HPWR = 0V ● 89 97 105 mA

RON ON Resistance VIN to VOUT HPWR = 5V, 400mA Load 0.2 ΩHPWR = 0V, 80mA Load 0.2 Ω

VPROG Programming Pin Voltage RCLPROG = RPROG = 100k ● 0.98 1.000 1.02 V(PROG, CLPROG) RCLPROG = RPROG = 50k ● 0.98 1.000 1.02 V

ISS Soft-Start Inrush Current IN or OUT 5 mA/µsVCLEN Input Current Limit Enable Threshold VIN Rising ● 3.5 3.8 4 V∆VCLEN Input Current Limit Enable Threshold VIN Rising – VIN Falling 125 mVVALEN Automatic Limit Enable Threshold (VIN – VOUT) VIN Rising 25 50 75 mV

Voltage (VIN – VOUT) VIN Falling –75 –50 –25 mV

絶対最大定格

（Note 1、2、3、4、5）

端子電圧　IN1、IN2、OUT、BAT ............................. －0.3V～6V　NTC、VNTC、TIMER、　PROG、CLPROG .....................－0.3V～(VCC + 0.3V)　CHRG、HPWR、SUSP、SHDN、　WALL、ACPR .......................................... －0.3V～6V　IN2. ............................................................ VIN1 + 0.1Vピン電流 (DC)　IN1、IN2、OUT、BAT (Note 7) ........................... 1.6A動作温度範囲 ............................................ －40℃～85℃最大動作接合部温度............................................... 125℃保存温度範囲 .......................................... －65℃～125℃

パッケージ/発注情報

電気的特性●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VIN1 = VIN2 = 5V、VBAT = 3.5V、HPWR = 5V、WALL = 0V、RPROG = RCLPROG = 100k。

3

LTC4055

4055f

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSバッテリ・チャージャ

VFLOAT Regulated BAT Voltage (0°C to 85°C) 4.165 4.200 4.235 V● 4.158 4.200 4.242 V

IBAT Current Mode Charge Current RPROG = 100k, HPWR = 5V, No Load ● 445 485 525 mARPROG = 100k, HPWR = 0V, No Load ● 45 80 110 mARPROG = 100k, VOUT = 5V, VIN = 0V, ● 445 485 525 mAVWALL = 2VRPROG = 50k, HPWR = 5V, No Load ● 900 980 1060 mARPROG = 50k, VOUT = 5V, VIN = 0V, ● 900 980 1060 mAVWALL = 2V

IBAT(MAX) Maximum Charge Current (Note 8) 1 A∆IB/∆IO Charge Current Load Dependency ∆IBAT/∆IOUT, IOUT = 100mA ● 0.95 1 1.05 mA/mAITRKL Trickle Charge Current VBAT = 2V, RPROG = 100k 30 45 60 mAVTRKL Trickle Charge Threshold Voltage VBAT Rising ● 2.7 2.85 3 VVCENI Input Charger Enable Threshold (VIN – VBAT) High to Low 70 mV

Voltage (VIN – VBAT) Low to High 80 mVVCENO Output Charger Enable Threshold (VOUT – VBAT) High to Low 70 mV

Voltage (VOUT – VBAT) Low to High 80 mVVUVCL Input/Output Undervoltage Current IBAT = ICHG/2 ● 4.23 4.3 4.37 V

LimitVRECHRG Recharge Battery Threshold Voltage VFLOAT – VRECHRG ● 65 100 135 mVtTIMER TIMER Accuracy CTIMER = 0.1µF ±10 %

Recharge Time Percent of Total Charge Time 50 %Low-Battery Trickle Charge Time Percent of Total Charge Time, VBAT < 2.8V 25 %

TLIM Junction Temperature in Constant 105 °CTemperature Mode

理想ダイオード

RFWD On Resistance, VON Regulation VBAT = 3.5V, 100mA Load 0.1 ΩRDIO,ON On Resistance VBAT to VOUT VBAT = 3.5V, 600mA Load 0.2 ΩVFWD Voltage Forward Drop (VBAT – VOUT) VBAT = 3.5V, 5mA Load ● 10 30 50 mV

VBAT = 3.5V, 100mA Load 55 mVVBAT = 3.5V, 600mA 120 mV

VOFF Diode Disable Battery Voltage VBAT Falling 2.8 VIFWD Load Current Limit for VON Regulation VIN = 3.5V 550 mAIMAX Diode Current Limit VBAT = 3.5V, VOUT = 2.8V, Pulsed with 1.4 1.8 2.2 A

10% Duty Cycleロジック

VOL Output Low Voltage (CHRG, ACPR) ISINK = 5mA ● 0.2 0.4 VVIH Enable Input High Voltage SUSP, SHDN, HPWR Pin Low to High ● 1.2 VVIL Enable Input Low Voltage SUSP, SHDN, HPWR Pin High to Low ● 0.4 VIPULLDN Logic Input Pull-Down Current SUSP, SHDN, HPWR 2 µAVCHG,SD Charger Shutdown Threshold Voltage TIMER Falling ● 0.15 0.4 V

on TIMERICHG,SD Charger Shutdown Pull-Up Current VTIMER = 0V ● 2 4 µA

on TIMERVWALL Wall Input Threshold Voltage VWALL Rising Threshold ● 0.98 1.000 1.02 VVWALL,HYS Wall Input Hysteresis VWALL Rising – VWALL Falling Threshold 35 mVIWALL Wall Input Leakage Current VWALL = 1V 0 ±50 nA

電気的特性●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VIN1 = VIN2 = 5V、VBAT = 3.5V、HPWR = 5V、WALL = 0V、RPROG = RCLPROG = 100k。

4

LTC4055

4055f

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

NTC

IVNTC VNTC Pin Current VVNTC = 2.5V ● 1.5 2.5 3.5 mA

VVNTC VNTC Bias Voltage IVNTC = 500µA ● 3.4 3.8 V

VCOLD Cold Temperature Fault Threshold Rising Threshold 0.74 • VVNTC VVoltage Falling Threshold 0.72 • VVNTC V

VHOT Hot Temperature Fault Threshold Falling Threshold 0.29 • VVNTC VVoltage Rising Threshold 0.30 • VVNTC V

VDIS NTC Disable Voltage NTC Input Voltage to GND (Falling) ● 75 100 125 mVHysteresis 50 mV

入力電源電流と温度

TEMPERATURE (°C)–50 –25 25 75

0

I IN (µ

A)

100

300

400

500

50

900

4055 G01

200

0 100

600

700

800VIN = 5VVBAT = 4.2VRPROG = RCLPROG = 100k

TEMPERATURE (°C)–50

0

I IN (µ

A)

10

20

30

40

60

–25 0 25 50

4055 G02

75 100

50

VIN = 5VVBAT = 4.2VRPROG = RCLPROG = 100kSUSP = 5V


70

60

50

40

30

20

10

025 75

4055 G03

–25 0 50 100

I BAT

(µA)

VIN = 0VVBAT = 4.2V

入力電源電流と温度（一時停止モード）

バッテリ流出電流と温度（BATがOUTに給電、無負荷）

電気的特性

●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25℃での値。注記がない限り、VIN1 = VIN2 = 5V、VBAT = 3.5V、HPWR = 5V、WALL = 0V、RPROG = RCLPROG = 100k。

Note 1: 絶対最大定格はそれを超えるとデバイスの寿命に影響を及ぼす値。

Note 2: VCCはVIN1、VOUTまたはVBATのうち大きい方。

Note 3: IN1とIN2は低インピーダンスで結合し、2つのピンのあいだの電圧差が100mVを超さないようにする。

Note 4: すべての電圧値はGNDを基準にしている。

Note 5: このデバイスには短時間の過負荷状態のあいだデバイスを保護するための過熱保護機能が備わっている。過熱保護機能がアクティブなとき、接合部温

度は125℃を超える。規定された最高動作接合部温度を超えた動作が継続すると、デバイスの信頼性を損なうおそれがある。

Note 6: LTC4055EUFは0℃～70℃の温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。－40℃～85℃の動作温度範囲での仕様は設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。

Note 7: 長期電流密度制限によって保証されている。

Note 8: プログラムされた電流の精度は1Aを超す電流では低下することがある。

標準的性能特性

5

LTC4055

4055f

入力電流制限と温度HPWR = 5V

TEMPERATURE (°C)–50 –25

465

I IN (m

A)

485

515

0 50 75

4055 G04

475

505

495

25 100 125

VIN = 5VVBAT = 3.5VRPROG = RCLPROG = 100k

RONと温度入力電流制限と温度HPWR = 0V


I IN (m

A)

100.0

102.5

105.0

25 75

4055 G05

97.5

95.0

–25 0 50 100 125

92.5

90.0

VIN = 5VVBAT = 3.5VRPROG = RCLPROG = 100k


R ON

(mΩ

)

200

225

250

25 75

4055 G06

175

150

–25 0 50 100 125

125

100

ILOAD = 400mA

VIN = 4.5V

VIN = 5.5V

VIN = 5V

PROGピン電圧と温度バッテリで安定化された出力（フロート）電圧と温度CLPROGピン電圧と温度


V PRO

G (V

)

0.995

1.000

1.005

25 75

4055 G07

0.990

0.985

0.980–25 0 50

1.010

1.015

1.020

100

VIN = 5VRPROG = 100k


V CLP

ROG

(V)

0.995

1.000

1.005

25 75

4055 G08

0.990

0.985

0.980–25 0 50

1.010

1.015

1.020

100

VIN = 5VRCLPROG = 100k


V FLO

AT (V

)

4.195

4.200

4.205

25 75

4055 G09

4.190

4.185

4.180–25 0 50

4.210

4.215

4.220

100

VIN = 5V

安定化された出力電圧 - 再充電のスレッショルド電圧と温度


V FLO

AT-V

RECH

ARGE

(V)

95

100

105

25 75

4055 G10

90

85

80–25 0 50

110

115

120

100

VIN = 5V

バッテリの安定化された出力（フロート）電圧と電源電圧

VIN (V)4.5

V FLO

AT (V

)

4.195

4.200

4.205

5.25 5.75

4055 G11

4.190

4.185

4.1804.75 5 5.5

4.210

4.215

4.220

6

TA = 25°C

バッテリの電流および電圧と時間

TIME (MINUTES)

0

I BAT

(mA)

VBAT AND V

CHRG (V)200

400

600

100

300

500

0

2

4

6

1

3

5

40 80 120 160

4055 G12

200200 60 100 140 180

CHRG

VBAT

IBAT0.8AHr CELLVIN = 5VTA = 25°CRPROG = 105k


6

LTC4055

4055f

USBから充電、IBATとVBATUSBから充電、低電力、IBATとVBAT

低電圧電流制限、VINから充電、IBATとVIN

VBAT (V)0

0

I BAT

(mA)

100

300

400

500

1 2 2.5 4.5

4055 G13

200

0.5 1.5 3 3.5 4

600VIN = 5VVOUT = NO LOADRPROG = 100kRCLPROG = 100kHPWR = 1TA = 25°C

VBAT (V)0

0

I BAT

(mA)

20

60

80

100

1 2 2.5 4.5

4055 G14

40

0.5 1.5 3 3.5 4

VIN = 5VVOUT = NO LOADRPROG = 100kRCLPROG = 100kHPWR = 0TA = 25°C

VIN (V)4.260

IBAT

(A)

0.8

1.0

1.2

4.420

4055 G15

0.6

0.4

04.300 4.340 4.380

0.2

1.6

1.4RPROG = 34k

RPROG = 100Ω

RPROG = 100kHPWR = 0

RPROG = 50k

TA = 25°C

理想ダイオードの順方向電圧と電流および温度

理想ダイオードの順方向電圧および抵抗と電流

理想ダイオードおよびショットキー・ダイオードの順方向電圧と電流

充電電流と温度（サーマル・レギュレーション）


0

I BAT

(A)

0.1

0.3

0.4

0.5

1.0

0.7

0 50 75

4055 G16

0.2

0.8

0.9

0.6

–25 25 100 125

VIN = 5VVBAT = 3.5VθJA = 37°C/W

RPROG = 50k

RPROG = 100k

VFWD (mV)0

I OUT

(mA) 600

800

1000

160

4055 G17

400

200

500

700

900

300

100

04020 8060 120 140 180100 200

VBAT = 3.5VVIN = 0V

–50°C

125°C

25°C

0°C

75°C

VFWD (mV)0

I OUT

(mA)

, RDI

O (m

Ω)

600

800

1000

160

4055 G18

400

200

500

700

900

300

100

04020 8060 120 140 180100 200

VBAT = 3.5VVIN = 0VTA = 25°C

RFWD

RDIO(ON)

VFWD (mV)0

0

I OUT

(mA)

100

300

400

500

1000

700

100 200 250 450

4055 G19

200

800

900

600

50 150 300 350 400

VBAT = 3.5VVIN = 0VTA = 25°C

SCHOTTKY

入力接続時の波形

VIN5V/DIV

VOUT5V/DIV

IIN0.5A/DIV

VBAT = 3.5VIOUT = 100mA

IBAT0.5A/DIV

1ms/DIV 4055 G20

入力切断時の波形

VIN5V/DIV

VOUT5V/DIV

IIN0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV

1ms/DIV 4055 G22VBAT = 3.5VIOUT = 100mA


7

LTC4055

4055f

SUSPEND5V/DIV

OUT5V/DIV

IIN0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV

1ms/DIV 4055 G23VBAT = 3.5VIOUT = 50mA

WALL5V/DIV

OUT5V/DIV

IWALL0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV

1ms/DIV 4055 G24VBAT = 3.5VIOUT = 100mARPROG = 57.6k

一時停止への応答

ACアダプタ接続時の波形VIN = 0V

ACアダプタ切断時の波形VIN = 5V

ACアダプタ接続時の波形VIN = 5V

ACアダプタ切断時の波形VIN = 0V

WALL5V/DIV

OUT5V/DIV

IWALL0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV


WALL5V/DIV

IIN0.5A/DIV

IWALL0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV


WALL5V/DIV

IIN0.5A/DIV

IWALL0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV


HPWRへの応答

HPWR5V/DIV

IIN0.5A/DIV

IBAT0.5A/DIV

250µs/DIV 4055 G21VBAT = 3.5VIOUT = 50mA


8

LTC4055

4055f

ピン機能

BAT (ピン2)：1セル・リチウムイオン・バッテリに接続します。バッテリ充電時の出力として、さらにOUTに給電時の入力として使われます。OUTピンの電位がBATピンの電位より下に下がると、理想ダイオード機能でBATとOUTが結合され、VOUTがVBATより100mV以上低下するのを防ぎます。精密内部抵抗分割器によって、このピンの最終フロート電位が設定されます。内部抵抗分割器はIN1/IN2およびOUTがUVLO状態になると切り離されます。

OUT (ピン3)：電圧出力。USBのVBUS (IN1/IN2)から、またはUSBが接続されていないときはバッテリ(BAT)からUSBデバイスにコントロールされた電力を供給するのに使用されます。USBが接続されておらず、ACアダプタがこのピンに接続されているとき、バッテリ充電用入力としても使用することができます。少なくとも10µFでGNDにバイパスします。

IN1/IN2 (ピン4/ピン1)：入力電源。USB電源（VBUS）に接続します。USBデバイスの電力制御のためUSBのVBUSに接続されているあいだは主電源として使用されます。入力電流は、HPWRピンの状態にしたがって、CLPROGピンによってプログラムされた電流の20%または100%のどちらかに制限されます。入力を通して供給される（BATピンへの）充電電流はPROGピンによってプログラムされる電流に設定されますが、入力電流リミットより大きな値に設定すると、入力電流リミットによって制限されます。

0.05Ω以下の抵抗値でIN2をIN1に接続します。

WALL (ピン5)：ACアダプタ検出入力。このピンを1Vより上に引き上げるとIN1/IN2からの充電をディスエーブルし、IN1/IN2からOUTへの電力経路を遮断します。ACPRピンも“L”に引き下げられ、ACアダプタが検出されたことを知らせます。この機能を起動するには、IN1/IN2またはOUTの電圧がVBATより100mV大きく、VUVLOより大きいことが必要です。

SHDN (ピン6)：シャットダウン入力。このピンを1.2Vより上に引き上げるとデバイス全体がディスエーブルされ、低電源電流モードの動作になります。すべての電力経路はディスエーブルされます。弱いプルダウン電流が内部でこのピンに与えられているので、この入力が外部からドライブされていないときでも、起動時にこのピンを確実に“L”にします。

SUSP (ピン7)：一時停止モード入力。このピンを1.2Vより上に引き上げるとIN1/IN2からの充電をディスエーブルし、IN1/IN2からOUTへの電力経路を遮断します。電源電流は減少し、一時停止モードのUSB仕様に適合します。OUTからバッテリを充電する機能とともにBATからOUTへの理想ダイオード機能は有効なままです。VOUTがVBATより低いと、一時停止モードのあいだ充電タイマがリセットされます。ACアダプタが接続されているときのようにVOUTがVBATより高く保たれていると、充電タイマはデバイスが一時停止になってもリセットされません。弱いプルダウン電流が内部でこのピンに与えられているので、この入力が外部からドライブされていないときでも、起動時にこのピンを確実に“L”にします。

HPWR (ピン8)：高電力選択。USBポートから供給する電流量を制御するのに使用されます。このピンの電圧を1.2Vより高くすると、電流制限をCLPROGピンでプログラムされた電流の100%およびPROGピンでプログラムされた充電電流の100%に設定します。このピンの電圧を0.4Vより低くすると、電流制限をCLPROGピンでプログラムされた電流の20%に設定し、バッテリの充電電流をCLPROGピンでプログラムされた電流の16%に減らします。弱いプルダウン電流が内部でこのピンに与えられているので、この入力が外部からドライブされていないときでも、起動時にこのピンを確実に“L”にします。

CLPROG (ピン9)：電流制限のプログラミング。抵抗RCLPROGをグランドに接続すると、入力から出力への電流制限がプログラムされます。電流制限は次のようにプログラムされます。

I AVR

VRCL

CLPROG

CLPROG CLPROG( ) • ,

,= =49 000

49 000

USBアプリケーションでは、抵抗RCLPROGを105k以上に設定します。

GND (ピン10)：グランド。

PROG (ピン11)：充電電流のプログラム。抵抗（RPROG）をグランドに接続するとバッテリ充電電流がプログラムされます。バッテリ充電電流は次のようにプログラムされます。

I AVR

VRCHG

PROG

PROG PROG( ) • ,

,= =48 500

48 500

9

LTC4055

4055f

ピン機能

TIMER (ピン12)：タイマ・コンデンサ。コンデンサCTIMERをGNDに配置するとタイマの時間が設定されます。タイマ時間は次のとおりです。

t HoursC R Hours

F kTIMERTIMER PROG( )

• •. •

=µ

30 1 100

充電時間は入力電圧のレギュレーション、負荷電流および電流制限の選択（HPWR）により充電電流が減少するにつれて増加します。

TIMERピンをGNDに短絡するとバッテリ充電機能をディスエーブルします。

ACPR (ピン13)：ACアダプタ検出出力。アクティブ“L”のオープン・ドレイン出力ピン。このピンが“L”だと、ACアダプタ入力コンパレータの入力が入力スレッショルドよりも上に引き上げられており、電源がIN1/IN2またはOUTに接続されている（つまりUVLOスレッショルドよりも上である）ことを知らせます。

CHRG (ピン14)：オープン・ドレインの充電状態出力。バッテリの充電中、CHRGピンは内部NチャネルMOSFET によって“L”に引き下げられます。タイマの時間が経過するか入力電源または出力電源が取り外されると、CHRGピンはハイ・インピーダンス状態に強制されます。

VNTC (ピン15)：NTCの出力バイアス電圧。このピンからNTCピンへの抵抗によりNTCサーミスタのバイアスが設定されます。

NTC (ピン16)：NTCサーミスタ・モニタ回路への入力。通常動作では、サーミスタをNTCピンからグランドに接続し、値の等しい抵抗をNTCからVNTCに接続します。このピンの電圧が0.74 • VVNTC（低温、0℃）より上または0.29 • VVNTC（高温、50℃）より下になると、タイマが一時停止されますが、クリアされることはなく、充電はディスエーブルされ、CHRGピンは前の状態に留まります。NTCの電圧が0.74 • VVNTCと0.29 • VVNTCの間に戻ると、タイマは中断したところから再開し、バッテリ電圧が再充電スレッショルドより下であれば充電が再度イネーブルされます。各入力コンパレータに関連した約３℃の温度ヒステリシスがあります。

NTC機能を使わないなら、NTCをグランドに接続します。これにより、LTC4055のNTC機能がすべてディスエーブルされます。

露出パッド (ピン17)：グランド。露出パッドは熱伝導の良好なPCBグランドに半田付けする必要があります。

10

LTC4055

4055f

SOFT-STARTILIM CNTL

ENABLE

CHARGERCC/CV REGULATOR

ENABLEI/O SEL

0.25V

–

+

–

+

–

+

–

+

15

2COLD

NTC

BATTERY CHARGER

CURRENT LIMIT

2HOT

0.1V

NTC ENABLE

VNTC

ACPR

5WALL

16NTC

100k

100k

100k

–

+

1V

8HPWR

11PROG

1V

500mA/100mA

2u

13

–

+

–

+

– + – +

100k

9

3 2

CLPROG

1V

CURRENT CONTROL

CONTROL LOGIC

VOLTAGE DETECT

COUNTER

OSCILLATOR

TA

DIETEMP 105°C 4.35V

VR

SENSE

ILIM

ICHRGSOFT-START2

2.8VBATTERYUVLO

4.1VRECHARGE

UVLO

IN1 OUT BAT

BAT UV

BAT UV

RECHRG

HOLD

RESETNTCERR

CLK

–

+

–

+

6 7

2u

SHDN10

GND SUSP

2u

0.2Ω 0.2Ω

25mV IDEALDIODE

0.2Ω

OUT4

IN1

IN1 OUT BAT IN2

VBUS

BAT1

IN2

+–

12TIMER

14CHRG

STOP

4055 BD

ブロック図

11

LTC4055

4055f

–

+

1

+

INPUT CHARGERCONTROL

ENABLE

IN2

5WALL

1V

4IN1

VBUS

WALLADAPTER

3OUT

2BAT

4055 F01

UVLO

CURRENT LIMITCONTROL

ENABLE

OUTPUT CHARGERCONTROL

ENABLE

IDEAL

Li-Ion

LOAD

図1．簡略ブロック図（電力経路）

動作

LTC4055はバッテリ駆動のUSBアプリケーション向けの完全なPowerPathコントローラです。LTC4055はUSB規格で指定されている電流リミットを守りながらUSBのVBUSからデバイスに給電し、リチウムイオン・バッテリを充電するように設計されています。これは、出力/負荷電流が増加するにつれ、バッテリの充電電流を減少させることにより実現されます。この場合、バッテリ充電時間を最小にしようとするので、利用可能なバス電流は最大になります。

出力/負荷電流がデバイスに設定されている入力電流制限を超すか、または入力電源が取り外されると、理想ダイオード機能によりバッテリから電力が供給されます。（負荷を直接バッテリに接続するよりも）理想ダイオードを通して負荷に給電する利点は、バスが接続されていてバッテリが完全に充電されているとき、バスの電源が取り外されるまでバッテリが完全に充電された状態に保たれることです。バスの電源が取り外されると、理想ダイオードが順方向にバイアスされるまで出力が低下します。すると、順方向にバイアスされた理想ダイオードにより、バッテリから出力電力が負荷に供給されます。

バスが利用可能なときバスから負荷に給電する別の利点は、負荷がスイッチング・レギュレータの場合です。スイッチング・レギュレータへの入力電力は一定であると考えることができます。一定電力の負荷に対する電圧が高いほど、電流は少なくてすみます。USBアプリケーションの負荷電流が少ないということは、利用可能な充電電流が多いということを意味します。充電電流が多いと充電時間が短くなります。

LTC4055はACアダプタから電力を受け取る機能も備えています。図1に示されているように、ACアダプタの電力はパワー・ショットキーまたはFETなどの外付けデバイスを介してLTC4055の出力（負荷側）に接続することができます。LTC4055は出力を利用する独自の機能を備えています。この出力は負荷に給電しながらバッテリを充電するための代わりの経路としてACアダプタから給電されます。LTC4055のACアダプタ・コンパレータは、ACアダプタの接続を検出し、USBへの接続を遮断してバスへの逆流を防ぐように構成することができます。

12

LTC4055

4055f

表2．動作モード - ピン電流とプログラムされた電流（IN1/IN2から充電）

PROGRAMMING OUTPUT CURRENT BATTERY CURRENT INPUT CURRENT

ICL = ICHG IOUT < ICL IBAT = ICHG – IOUT IIN = IQ + ICLIOUT = ICL = ICHG IBAT = 0 IIN = IQ + ICL

IOUT > ICL IBAT = ICL – IOUT IIN = IQ + ICLICHG < ICL IOUT < (ICL – ICHG) IBAT = ICHG IIN = IQ + ICHG + IOUT

IOUT > (ICL – ICHG) IBAT = ICL – IOUT IIN = IQ + ICLIOUT = ICL IBAT = 0 IIN = IQ + ICLIOUT > ICL IBAT = ICL – IOUT IIN = IQ + ICL

ICL < ICHG IOUT < ICL IBAT = ICL – IOUT IIN = IQ + ICLIOUT > ICL* IBAT = ICL – IOUT IIN = IQ + ICL

*VOUTがVBATより下に下がると（つまり、IOUTがICLを超すと）充電電流は遮断される。

WALL PRESENT SHUTDOWN SUSPEND VIN > 3.8V VIN > (VOUT + 100mV) VIN > (VBAT + 100mV) CURRENT LIMIT ENABLEDY X X X X X NX Y X X X X NX X Y X X X NX X X N X X NX X X X N X NX X X X X N NN N N Y Y Y Y

入力から給電されるチャージャ（IN1/IN2からBAT）

WALL PRESENT SHUTDOWN SUSPEND VIN > 4.35V VIN > (VOUT + 100mV) VIN > (VBAT + 100mV) INPUT CHARGER ENABLEDY X X X X X NX Y X X X X NX X Y X X X NX X X N X X NX X X X N X NX X X X X N NN N N Y Y Y Y

出力から給電されるチャージャ（OUTからBAT）

WALL PRESENT SHUTDOWN SUSPEND VOUT > 4.35V VOUT > (VIN + 100mV) VOUT > (VBAT + 100mV) OUTPUT CHARGER ENABLEDN X X X X X NX Y X X X X NX X X N X X NX X X X N X NX X X X X N NY N X Y Y Y Y

理想ダイオード（BATからOUT）

WALL PRESENT SHUTDOWN SUSPEND VBAT > 2.8V VBAT > VOUT VIN DIODE ENABLEDX Y X X X X NX X X N X X NX X X X N X NX N X Y Y X Y

動作

表1．動作モード - 電力経路の状態電流制限された入力電力（IN1/IN2からOUT）

13

LTC4055

4055f

• VINからV OUTの電流制限スイッチ - オフ

• バッテリ充電オン

• 充電電流C/10

• VINの充電スイッチは開放

• CHRGは“L”になる

• ACPRは“L”になる

V OUTから電圧の低下したバッテリを充電

• VINからV OUTの電流制限スイッチ - オフ





V OUTからバッテリを充電

• バッテリ充電一時停止


NTC障害

• 充電はディスエーブル

• バッテリからV OUTに給電

UVLO

• 充電を一時停止

• CHRGはHI-Z状態

バッテリからV OUTに給電

• 充電を一時停止


バッテリからV OUTに給電

温度正常で、

バッテリ < 2.8V

温度異常

4055

SD

• VINからV OUTの電流制限

スイッチ－オフ


V OUTからデバイスに給電温度正常で、

バッテリ > 2.8V

バッテリ > 4.1Vで、

チャージャは

タイムアウト

温度異常

バッテリ < 2.8V

バッテリ < 4.1V

ACアダプタ接続状態



電源をV INに接続

バッテリ < 2.8V

1/4タイムアウトで、

バッテリ < 2.8V

1/4タイムアウトで、

バッテリ < 2.8V

バッテリ > 4.1Vで、

チャージャは

タイムアウト


• 充電電流C/10

• VOUTの充電スイッチは開放


• バッテリによるV OUTの給電はオフ

V INから電圧の低下したバッテリを充電

• VINからV OUTの電流制限スイッチ - オン




V INからバッテリを充電

• バッテリ充電一時停止


NTC障害

T温度正常で、

バッテリ < 2.8V

温度異常

温度正常で、

バッテリ > 2.8V

温度異常

• VINからV OUTの電流制限

スイッチ - オン

V INからデバイスに給電

バッテリ < 2.8V


バッテリ < 4.1V

バッテリ < 2.8V

バッテリ > 2.8V

(VIN

AND

VOU

T) <

UVL

O

バッテリ > 2.8V

V OUT

< V

BAT

V OUT

> V

BAT


• バッテリによるV OUTの給電－ディスエーブル

バッテリの不良


• バッテリによるV OUTの給電－ディスエーブル

バッテリ低下


• バッテリからV OUTへの給電－ディスエーブル

バッテリの不良

• 充電はディスエーブル

• すべてのスイッチが開放

シャットダウン

シャットダウン

V OUT

< V

BAT

V OUT

> V

BAT

SHDN

動作状態の遷移図

動作

14

LTC4055

4055f

ILOAD (mA)0

CURR

ENT

(mA)

300

400

600

500IIN

400

4055 F02a

200

100

–100

0

100 200 300 600500

ILOAD

IBATCHARGING

IBAT(IDEAL DIODE)

(2a) 高電力モード/フル充電(RPROG = RCLPROG = 97.6k)

(2b) 低電力モード/フル充電(RPROG = RCLPROG = 97.6k)

(2c) 高電力モードICL = 500mAおよびICHG = 250mA(RPROG = 196k、RCLPROG = 97.6k)

図2．負荷電流の関数としての入力電流とバッテリ電流

ILOAD (mA)0

CURR

ENT

(mA)

300

400

600

500IIN

400

4055 F02c

200

100

–100

0

100 200 300 600500

ILOAD

IBATCHARGING

IBAT(IDEAL DIODE)

IBAT = ICHG

IBAT = ICL – IOUT

ILOAD (mA)0

CURR

ENT

(mA)

60

80

120

100

IIN

80

4055 F02b

40

20

–20

0

20 40 60 120100

ILOAD

IBATCHARGING

IBAT(IDEAL DIODE)

動作

USB電流制限と充電電流制御LTC4055の電流制限回路とチャージャ制御回路はバッテリ充電電流をIOUTの関数として制御するとともに入力電流を制限するように設計されています。プログラムされた電流制限ICLは次のように定義されます。

IR

VV

RCL CLPROGCLPROG

CLPROG=

=

49 000 49 000,•

,

プログラムされたバッテリ充電電流ICHGは次のように定義されます。

IR

VV

RCHG PROGPROG

PROG=

=

48 500 48 500,•

,

入力電流IINはBATピンの出力電流とOUTピンの出力電流の和に等しくなります。

IIN = IOUT + IBAT

LTC4055の電流制限回路はUSBアプリケーション向けに電流を500mAに制限するように構成することができ、また構成すべきです（HPWRピンを使って選択可能で、CLPROGピンを使ってプログラムされます）。

500mAの電流制限と500mA以上の充電電流にプログラムされ、IN1/IN2から給電され、バッテリが充電中だと、

バッテリ電流と負荷電流の和が500mAを超さないように、LTC4055内の制御回路がバッテリ充電電流を減らします（HPWRが“L”のときは100mA、図2を参照）。負荷電流が500mA（HPWRが“L”のときは80mA）を超すと、バッテリ充電電流はゼロになります。負荷電流が電流制限より大きいと出力電圧がバッテリ電圧のすぐ下まで低下し、理想ダイオード回路が取って代わり、超過負荷電流がバッテリから供給されます（図2の網掛けの領域）。

電流制限のプログラム電流制限のプログラムの式は次のとおりです。

I IVRCL CLPROG

CLPROG

CLPROG= =• , • ,49 000 49 000

ここで、VCLPROGはCLPROGピンの電圧で、RCLPROGはCLPROGピンからグランドまでの全抵抗です。

たとえば、標準490mAの電流制限が必要な場合、次のように計算します。

RVmA

kCLPROG = =1

49049 000 100• ,

USBアプリケーションでは、RCLPROGの最小値は105kにします。

15

LTC4055

4055f

動作

これにより、LTC4055の許容誤差と消費電流によりアプリケーション電流が500mAを超すのが防がれます。これにより、標準電流制限は高電力モード（HPWR = 1）では約467mA、低電力モード（HPWR = 0）では92mAになります。

温度と時間に対する最高の安定性を得るには、1%金属皮膜抵抗を推奨します。

バッテリ・チャージャLTC4055のバッテリ・チャージャ回路は1セル・リチウムイオン・バッテリを充電するように設計されています。このチャージャは内部にPチャネル・パワーMOSFETを備えており、定電流/定電圧充電アルゴリズムを使い、電流と充電終了のタイマをプログラムすることができます。充電電流は1Aまでプログラムすることができます。最終フロート電圧の精度は標準で±0.8%です。IN1/IN2を通して充電する場合、ブロッキング・ダイオードやセンス抵抗は不要です。CHRGオープン・ドレイン状態出力により、常時LTC4055の充電状態に関する情報が得られます。NTC入力により、バッテリの温度を使った充電条件を選択することができます。

内部サーマル・リミットにより、ダイ温度が約105℃の予め設定された値を超そうとするとプログラムされた充電電流が減少します。LTC4055はこの機能によって過度の温度上昇から保護されるので、LTC4055を損傷する危険なしに、ユーザーは与えられた回路基板の電力処理能力の限界を押し上げることができます。LTC4055のサーマル・リミットの別の利点として、ワーストケースの条件ではチャージャが自動的に電流を減らすという保証があるので、特定のアプリケーションに対して充電電流を（ワーストケースではなく）標準的周囲温度にしたがって設定することができます。

低電圧電流リミット（UVCL）と呼ばれる内部電圧安定化回路が、プログラムされた充電電流を減らして、VINまたはVOUTの電圧を少なくとも4.4Vに保ちます。この機能により、チャージャがUSBまたはACアダプタのケーブル配線の抵抗性電圧降下のため低電圧ロックアウト状態に繰り返し入ったり抜け出たりするのが防がれます。

充電サイクルは、入力（IN1/IN2）の電圧が入力UVLOレベルを超えて上昇し、バッテリ電圧が再充電スレッショ

ルドより低いと開始されます。充電電流は実際には入力電圧がVUVCLレベルより大きくなるまで流れません。充電サイクルの開始時にバッテリの電圧が2.8Vより低いとチャージャはトリクル充電モードになり、充電するのに安全なレベルまでセル電圧を引き上げます。BATピンの電圧が2.8Vを超すと、チャージャは高速充電の定電流モードになります。定電流モードでは、充電電流はRPROGによって設定されます。バッテリが最終フロート電圧に近づくと、LTC4055は定電圧モードに切り替わり、充電電流が減少し始めます。

TIMERピンの外部コンデンサにより、最小全充電時間が設定されます。この時間が経過すると充電サイクルが終了し、CHRGピンはハイ・インピーダンスになります。定電流モードで充電中に、負荷電流、低電圧充電電流制限またはサーマル・レギュレーションによって充電電流が減少すると、充電時間が自動的に増加します。つまり、充電時間はバッテリに供給される充電電流に反比例して延長されます。正確な最終フロート電位を必要とするリチウムイオンや類似のバッテリの場合、内部バンドギャップ・リファレンス、電圧アンプおよび抵抗分割器により、±1%（最大）の精度の安定化が得られます。

トリクル充電と不良バッテリの検知充電サイクルの開始時にバッテリの電圧が低いと（2.8V以下）、チャージャはトリクル充電状態になり、充電電流がフルスケール電流の10%に減少します。低バッテリ電圧が全充電時間の1/4のあいだ続くとバッテリには欠陥があるとみなされ、充電サイクルは終了し、CHRGピンはハイ・インピーダンスになります。バッテリ電圧が何らかの理由で約2.8Vを超すと、充電サイクルが再開されます。充電サイクルを再開するには（つまり、不良バッテリを放電したバッテリと交換するとき）、単に入力電圧を遮断してから再度印加するか、TIMERピンを0Vにサイクルさせるか、またはSHDNピンを0Vにサイクルさせます。

充電電流のプログラミング制限されない場合のバッテリ充電電流のプログラミングの式は次のとおりです。

I IVRCHG PROG

PROG

PROG= =• , • ,48 500 48 500

16

LTC4055

4055f

動作

ここで、VPROGはPROGピンの電圧で、RPROGはPROGピンからグランドまでの全抵抗です。

たとえば、485mAの充電電流が必要な場合、次のように計算します。

RVmA

kPROG = =1

48548 500 100• ,

温度と時間に対する最高の安定性を得るには、1%金属皮膜抵抗を推奨します。トリクル充電条件では、この電流はフルスケール値の10%に減少します。

充電タイマ充電サイクルを終了するのにプログラム可能な充電タイマが使われています。タイマ時間はTIMERピンに接続した外部コンデンサでプログラムされ、PROGの抵抗の関数でもあります。充電時間は標準で次のとおりです。

t HoursC R Hours

F kTIMERTIMER PROG( )

• •. •

=µ

30 1 100

低電圧ロックアウト・スレッショルド・レベルより大きな入力電圧が印加されるか、またはシャットダウン状態から抜け出したときバッテリ電圧が再充電スレッショルドより低いとタイマが始動します。パワーアップ時、またはシャットダウン状態から抜け出すときバッテリ電圧が再充電スレッショルドより低いと充電時間はフルサイクルになります。バッテリ電圧が再充電スレッショルドより高いと、タイマは始動せず、充電はおこなわれません。パワーアップ後、バッテリ電圧が再充電スレッショルドより下に下がるか、または充電サイクル後、バッテリ電圧が依然再充電スレッショルドより低いと、充電時間がフルサイクルの半分に設定されます。

LTC4055には充電時間を自動的に延長する機能が備わっています。定電流モードの充電電流が、負荷電流、低電圧充電電流制限またはサーマル・レギュレーションによって減少すると、充電時間が延長されます。充電時間のこの変化は充電電流の変化に反比例します。LTC4055が定電圧モードに近づくと、充電電流が減少し始めます。充電電流のこの変化はデバイスの通常の充電動作の

一部で、タイマの時間には影響を与えません。したがって、LTC4055は充電電流の変化は電圧モードによるものだと判断し、タイマ時間を増やしてプログラムされた動作時間に戻します。

タイムアウトになり、バッテリ電圧が再充電スレッショルドを超すと充電電流が停止し、CHRG出力がハイ・インピーダンスになって充電が停止したことを知らせます。

TIMERピンをグランドに接続すると、バッテリ・チャージャをディスエーブルします。

CHRG状態出力ピン充電サイクルが開始されると、CHRGピンはLEDをドライブできる内部NチャネルMOSFETによってグランドに引き下げられます。タイムアウトになると、このピンはハイ･インピーダンス状態になります。

NTCサーミスタバッテリの温度は負温度係数（NTC）サーミスタをバッテリ・パックの近くに配置して測定します。NTC回路を図3に示します。この機能を利用するには、NTCサーミスタ（RNTC）をNTCピンとグランドのあいだに接続し、抵抗（RNOM）をNTCピンからVNTCに接続します。RNOMは、選択したNTCサーミスタの25℃での値（この値はVishayのNTHS0603N02N1002Jサーミスタの場合10kです）に等しい値の1%抵抗にします。NTCサーミスタの抵抗値（RHOT）がRNOMの値の0.41倍（つまり、50℃での値である約4.1k）に下がると、LTC4055はホールド・モードになります。ホールド・モードでは、タイマの進行が止まり、サーミスタが有効温度に戻ったことを示すまでは充電サイクルが停止します。温度が下がるにつれ、NTCサーミスタの抵抗値が増加します。LTC4055はNTCサーミスタの値がRNOMの値の2.82倍に増加するとホールド・モードになるように設計されています。この抵抗値はRCOLDです。VishayのNTHS0603N02N1002Jサーミスタの場合、この値は28.2kで、これは約0℃に相当します。高温コンパレータと低温コンパレータはそれぞれ約3℃のヒステリシスをもっており、トリップ点の近くでの発振を防ぎます。NTCピンを接地するとNTC機能がディスエーブルされます。

17

LTC4055

4055f

–

+

–

+

RNOM100k

RNTC100k

NTC

VNTC15

0.1V

NTC_ENABLE

4055 F03a

LTC4055NTC BLOCK

TOO_COLD

TOO_HOT

0.74 • VNTC

0.29 • VNTC

–

+16

(3a) (3b)

図3．NTC回路

–

+

–

+

RNOM121k

RNTC100k

R113.3k

NTC

VNTC15

0.1V

NTC_ENABLE

4055 F03b

TOO_COLD

TOO_HOT

0.74 • VNTC

0.29 • VNTC

–

+16

LTC4055NTC BLOCK

動作

サーミスタLTC4055のNTCトリップ点は、抵抗-温度特性がVishayDaleの「R-T曲線2」に従うサーミスタに適合するように設計されています。VishayのNTHS0603N02N1002Jはこのようなサーミスタの例です。ただし、Vishay Daleには多種のサイズで「R-T曲線2」特性に従う多くのサーミスタ製品が用意されています。さらに、RHOTに対するRCOLDの比が約7.0のどのサーミスタも問題なく動作します（Vishay DaleのR-T曲線2は2.815/0.4086 = 6.89のRHOTに対するRCOLDの比を示します）。

電力に敏感な設計では室温での値が10kを超すサーミスタの使用を望むかもしれません。Vishay Daleには「R-T曲線1」に従う10k～100kのいくつかのサーミスタの値が用意されています。これらの値を「NTCサーミスタ」のセクションに示されているように使うと、約3℃と47℃のトリップ点（44℃のデルタ）になります。この温度のデルタは、RNTCを基準にしたRNOMの値を変えることにより、どちらの方向にでも移動することができます。RNOMを増加させると、両方のトリップ点が低い温度に移動します。同様に、RNTCを基準にしてRNOMが減少するとトリップ点が高い温度に移動します。たとえば、低い温度へシフトさせるためのRNOMを計算するには、次式を使います。

RR

R at CNOMCOLD

NTC= °2 81525

.•

ここで、RCOLDは所期の低温トリップ点でのRNTCの抵抗比です。トリップ点を高い温度にシフトさせたい場合、次式を使います。

RR

R at CNOMHOT

NTC= °0 408625

.•

ここで、RHOTは所期の高温トリップ点でのRNTCの抵抗比です。

Vishay Daleの100k R-T曲線1のサーミスタを使った一例を示します。前の箇所からトリップ点間の差は44℃なので、低温トリップ点を0℃にしたければ、高温トリップ点は44℃になります。必要なRNOMは次のように計算されます。

RR

R at C

k k

NOMCOLD

NTC= °

= =

2 81525

3 2662 815

100 116

.•

.

.•

18

LTC4055

4055f

動作

RNOMの最も近い1%値は115kです。これはNTCサーミスタをバイアスするのに使われる値で、それぞれ約0℃と44℃の低温トリップ点と高温トリップ点が得られます。低温と高温のトリップ点間のデルタを広げるには、抵抗R1をRNTCに直列に追加することができます（図3bを参照）。これらの抵抗の値は以下のように計算されます。

RR R

R R R R

NOMCOLD HOT

COLD HOT HOT

=

=

( )

–. – .

.. – .

• – –

2 815 0 4086

10 4086

2 815 0 4086

ここで、RNOMはバイアス抵抗の値で、RHOTとRCOLDは所期の温度トリップ点のRNTCです。50℃の所期の高温トリップ点の前からの例を続けると以下のようになります。

RR R k

R k

NOMCOLD HOT= =

( )

=

=

( )

=

–. – .

• . – .. – .

•.

. – .• . – . – .

2 815 0 4086100 3 266 0 3602

2 815 0 4086

1 1000 4086

2 815 0 40863 266 0 3602 0 3602

120.8k, 121k is nearest 1%

13.3k, 13.3k is nearest 1%

最終的な解は図3bに示されているように、RNOM =121k、R1 = 13.3kおよびRNTC=100k(25℃)です。

電流制限低電圧ロックアウト内部低電圧ロックアウト回路は入力電圧をモニタして、VINが低電圧ロックアウト・スレッショルドを超すまで、デバイスの電流制限回路をシャットダウン・モードに保ちます。電流制限UVLO回路には125mVのヒステリシスが組み込まれています。さらに、パワーMOSFETの逆電流に対して保護するため、VOUTがVINを超すと電流制限UVLO回路により電流制限シャットダウンが保たれます。電流制限UVLOコンパレータがトリップすると、電流制限回路はVOUTがVIN電圧よりも50mV低くなるまでシャットダウン状態から抜け出しません。

チャージャの低電圧ロックアウト内部低電圧ロックアウト回路はVINとVOUTの電圧をモニタして、VINまたはVOUTが低電圧ロックアウト・スレッショルドを超すまで、デバイスのチャージャ回路をシャットダウン・モードに保ちます。チャージャのUVLO回路には125mVのヒステリシスが組み込まれています。さらに、パワーMOSFETの逆電流に対して保護するため、VBATがVOUTを超すとチャージャのUVLO回路によりチャージャのシャットダウン状態が保たれます。チャージャのUVLOコンパレータがトリップすると、VOUTがVBATより50mV高くなるまでチャージャの回路はシャットダウン状態から抜け出しません。

シャットダウンLTC4055をシャットダウンするには、SHDNピンを1Vより上に強制します。シャットダウンでは、IN1/IN2、OUTおよびBATの電流が2.5µA以下に減少し、内部バッテリ充電タイマがリセットされます。すべての電力経路はHi-Z状態になります。

一時停止LTC4055を一時停止モードにするには、SUSPピンを1Vより上に強制します。一時停止モードでは、BATからOUTへの理想ダイオード機能と出力チャージャが動作状態を保ちます。デバイスの残りの部分はシャットダウンして電流を節約し、VOUTがVBATより低くなるとバッテリ充電タイマがリセットされます。

VINとACアダプタのバイパス・コンデンサ入力のバイパスには多種のコンデンサを使用できます。ただし、多層セラミック・コンデンサを使うときは注意が必要です。セラミック・コンデンサの種類によっては自己共振特性や高いQ特性により、（チャージャの入力をスイッチの入っている電源に接続する場合など）始動条件によっては高電圧の過渡現象が生じることがあります。詳細については、アプリケーション・ノート88を参照してください。

120.8k、121kが最も近い1%抵抗

13.3k、13.3kが最も近い1%抵抗

19

LTC4055

4055f

動作

WALLの入力抵抗の選択WALL入力ピンはACアダプタが接続されているか否かを判断します。この情報は、IN1/IN2の入力に何が接続されていようともそれへの逆流を防ぐため、IN1/IN2の入力をOUTピンから切断するのに使われます。またWALLピンの電圧が入力スレッショルドを超すとACPRピンを“L”に強制します。WALLピンの立上りスレッショルドは1Vで、約30mVのヒステリシスがあります。

この機能は、バッテリだけからデバイスに給電しているときはディスエーブルされることに注意する必要があります。したがって、1Vのスレッショルドは、IN1/IN2またはOUTの電圧がBATの電圧より100mV高く、さらにIN1/IN2またはOUTの電圧がVUVLO（標準3.8V）スレッショルドより高いときだけ適用されます。

ACアダプタ検出スレッショルドは以下の式によって設定されます。

V Adapter VRR

V Adapter VRR

TH WALL

HYST WALL HYST

( ) •

( ) •

= +

= +

−

112

112

ここで、VTH(Adapter)はACアダプタ検出スレッショルド、VWALLはWALLピンの立上りスレッショルド（標準1V）、R1はACアダプタ入力とWALL間に接続した抵抗、さらにR2はWALLとGND間に接続した抵抗です。

VTH(Adapter)が約4.5Vのあたりに設定される例について検討します。WALLピンの抵抗は、ACアダプタをOUTに接続するのに使用されるスイッチング素子に関連したリーク電流によりACコンパレータが誤ってトリップするのを防ぐため、比較的小さくします（約10k）。R2を10kになるように選択してR1を求めます。

R RV Adapter

V

R k k k

TH

WALL1 2 1

1 104 51

1 10 3 5 35

= −

=

= =

•( )

•.

– • .

最も近い1%抵抗は34.8kです。したがって、R1 = 34.8kで、立上りトリップ点は4.48Vです。

V Adapter mV mVHYST( ) •.

≈ +

≈30 1

34 810

134

この例の場合、ヒステリシスは約134mVになるでしょう。

消費電力LTC4055がサーマル・プロテクション・フィードバックによって充電電流を減少させる条件は、このICで消費される電力を検討して概算することができます。高充電電流でACアダプタがVOUTに接続される場合、LTC4055の消費電力は次のように概算されます。

PD = (VOUT – VBAT) • IBAT

ここで、PDは消費電力、VOUTは電源電圧、VBATはバッテリ電圧、さらにIBATはバッテリ充電電流です。LTC4055は自動的に充電電流を減らしてダイ温度を約105℃に保つので、ワーストケースの電力消費のシナリオを検討する必要はありません。ただし、IC保護のためにサーマル・フィードバックが開始されるおおよその周囲温度は次式で与えられます。

TA = 105°C – PD • θJA

TA = 105°C – (VOUT – VBAT) • IBAT • θJA

例：VOUTが5VのACアダプタで動作しているLTC4055が3Vのリチウムイオン・バッテリに0.8Aを供給。そこを超えるとLTC4055が0.8Aの充電電流を減らし始める周囲温度はおよそ次のとおりです。

TA = 105°C – (5V – 3V) • 0.8A • 37°C/W

TA = 105°C – 1.6W • 37°C/W = 105°C – 59°C = 46°C

20

LTC4055

4055f

CONSTANTION

CONSTANTRON

FORWARD VOLTAGE (V)

CURR

ENT

(A)

CONSTANTVON

SCHOTTKYDIODE

LTC4055

SLOPE: 1/RFWD

SLOPE: 1/RDIO,ON

IMAX

IFWD

0

VFWD

4055 F04

図4．LTC4055とショットキー・ダイオードの順方向電圧降下

動作

LTC4055は46℃を超えても使えますが、充電電流は0.8A以下に減少します。特定の周囲温度での充電電流は次のように概算できます。

IC T

V VBATA

OUT BAT JA=

°

( )105 –

– • θ

周囲温度が55℃で上例について考えてみましょう。充電電流はおよそ次のように減少します。

IC C

V V C WC

C AABAT =

° °

( ) °=

°°

=105 55

5 3 3750

740 675

–– • / /

.

基板レイアウトの検討事項すべての条件で最大充電電流の供給を可能にするには、LTC4055のパッケージの背面の露出パッドを基板に半田付けする必要があります。2500mm2の1オンス両面銅基板に正しく半田付けすると、LTC4055の熱抵抗は約37℃/Wになります。パッケージの裏面の露出パッドと銅基板間の熱接触が良くないと、37℃/Wよりはるか大きな熱抵抗になります。一例として、正しく半田付けされたLTC4055は、室温で5V電源から1Aを超す電流をバッテリに供給することができます。背面の熱接続がなされていないと、この値が500mAより小さくなることがあります。

安定性定電圧モードの帰還ループはバッテリが接続されているときは補償なしでも安定しています。ただし、バッテリが外されているときのリップル電圧を低く抑えるため、BATピンとGND間に1µFのバイパス・コンデンサと1Ω抵抗を直列に接続することを推奨します。

BATからOUTへの理想ダイオードBATからOUTへのLTC4055の順方向レギュレーションには、負荷電流の大きさに依存して、3つの動作範囲があります。小さな負荷電流では、LTC4055の電圧降下は一定です。この動作モードは「定VON」レギュレーションと呼ばれます。電流がIFWDを超すと、電圧降下が電流とともに1/RDIO,ONの勾配で直線的に増加します。この動作モードは「定RON」レギュレーションと呼ばれます。電流がIMAXを超してさらに増加すると、順方向電圧降下は急速に増加します。この動作モードは「定ION」レギュレーションと呼ばれます。パラメータ（RFWD、RON、VFWD、およびIFWD）の特性は、図4にしたがって規定されています。

21

LTC4055

4055f

+

IN1

IN2

CHRG

ACPR

WALL

VNTCNTC

OUT

Li-IonCELL

SUSPEND USB POWER

500mA/100mA SELECT

SHUTDOWN

10µFR31Ω

10µF

TIMER PROG

LTC4055

CLPROG GND

4055 F05

TO LDOs,REGs, ETC

BAT

SUSP

HPWR

SHDN

CTIMER0.1µF

RPROG60.4k

5V (NOM)FROM USB

CABLE VBUS

5V WALLADAPTER INPUT

RCLPROG105k

R134.8k

R210k RNTCBIAS

100k

NTC100k

図5．ACアダプタ入力付きUSB電源管理アプリケーション

標準的応用例

ACアダプタ付きUSBアプリケーション向けに構成されたLTC4055オプションのACアダプタ入力付きのUSBアプリケーション向けに構成されたLTC4055を図5に示します。プログラム抵抗（RCLPROG）は105kに設定され、高電力モードでは467mAの公称電流リミットを設定します（低電力では92mA）。このようにするのは、デバイスやプログラム抵抗の多種の許容誤差によりVBUSから供給される入

力電流が500mA/100mAのリミット値を超えてしまうのを防ぐためです。

値が60.4kのプログラム抵抗（RPROG）により、公称充電電流は約800mAに設定されます。これはACアダプタが接続されているときの充電電流であることに注意してください。ACアダプタが接続されていないと、電流制限が充電電流のプログラムに取って代わり、充電電流は467mAに制限されます。

22

LTC4055

4055f

+

IN1

IN2

WALL

SUSP

VNTCNTC

OUT

Li-IonCELL

500mA/100mA SELECT

SHUTDOWN

10µF

1µF

TIMER PROG

LTC4055

CLPROG GND

4055 F06

TO LDOs,REGs, ETC

BAT

CHRG

ACPR

HPWR

SHDN

CTIMER0.1µF

RPROG100k

5V (NOM)FROM USB

CABLE VBUS

5V WALLADAPTER INPUT

RCLPROG105k

R134.8k

R210k

USBCONTROLLER

R3100k

NTC100k

DC/DCCONVERTER

EN

VINVOUT

図6．USBホスティング・アプリケーション

標準的応用例

USBホスティング・アプリケーション：　LTC4055のIN1とIN2はSUSPピンを1.2Vより上に引き上げるとHi-Zに設定される電力をUSBのVBUSに戻す必要があるアプリケーションでは、入力電力経路（IN1とIN2）をオフするようにLTC4055を構成することができます。SUSP入力ピンを

1.2Vより上に強制するとこうなります。そのアプリケーション回路を図6に示します。ACアダプタまたはバッテリは依然として電力をOUTに供給することができるので、USBコントローラから命令されれば電力をVBUSに供給することができます。ACアダプタが接続されているとバッテリ充電機能がイネーブルされます。

23

LTC4055

4055f

UFパッケージ16ピン・プラスチックQFN（4mm×4mm）

(Reference LTC DWG # 05-08-1692)

4.00 ± 0.10(4 SIDES)

NOTE:1. DRAWING CONFORMS TO JEDEC PACKAGE OUTLINE MO-220 VARIATION (WGGC)2. DRAWING NOT TO SCALE3. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS4. DIMENSIONS OF EXPOSED PAD ON BOTTOM OF PACKAGE DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH, IF PRESENT, SHALL NOT EXCEED 0.15mm ON ANY SIDE5. EXPOSED PAD SHALL BE SOLDER PLATED6. SHADED AREA IS ONLY A REFERENCE FOR PIN 1 LOCATION ON THE TOP AND BOTTOM OF PACKAGE

PIN 1TOP MARK(NOTE 6)

0.55 ± 0.20

1615

1

2

BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD

2.15 ± 0.10(4-SIDES)

0.75 ± 0.05 R = 0.115TYP

0.30 ± 0.05

0.65 BSC

0.200 REF

0.00 – 0.05

(UF) QFN 1103

RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS

0.72 ±0.05

0.30 ±0.050.65 BSC

2.15 ± 0.05(4 SIDES)2.90 ± 0.05

4.35 ± 0.05

PACKAGE OUTLINE

パッケージ寸法

パッケージの外形

推奨する半田パッドのピッチと寸法露出パッドの底面

NOTE：1.図面はJEDECのパッケージ外形MO-220のバリエーション（WGGC）に適合2.図は実寸とは異なる3.すべての寸法はミリメートル4.パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。モールドのバリは（もしあれば）各サイドで0.15mmを超えないこと

5.露出パッドは半田メッキとする6.網掛けの領域はパッケージのトップとボトムのピン1の位置の参考に過ぎない

リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料はあくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。

24

LTC4055

4055f

LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2004

0404 0.2K • PRINTED IN JAPAN

CLPROG

LTC4055

GND PROG TIMER

IN1 OUT BAT IN2

R5 10k

4 3 2

5LTC4411

4

1

2

3

1

NTC

4055 TA03

+Li-Ion

SYSTEM LOADOUTPUT

USB CURRENT 100mA-500mAADAPTER CURRENT 700mA

9

R2105k

C20.1µF

10 11 12

NTC

VNTC

CHRG

ACPR

WALL

SHDN

SUSP

HPWR

EXPOSED PAD

16

15

14

13

5

6

7

8

17

R910k

R1035.8k

ADAPTER4.5V TO 5.5V

USB4.35V TO 5.5V

R368.1k

VIN

GND

CTL

VOUT

STAT

C51µF

C310µF

C110µF

効率向上のためACアダプタのダイオードをLTC4411「理想ダイオード」で置き換え

標準的応用例

関連製品

製品番号説明注釈

バッテリ・チャージャ

LTC1733 モノリシックのリチウムイオン・リニア・バッテリ・チャージャプログラム可能なタイマ付きスタンドアローン・チャージャ、充電電流：最大1.5A

LTC1734 ThinSOTTMのリチウムイオン・リニア・バッテリ・チャージャ簡単なThinSOTチャージャ、ブロッキング・ダイオードもセンス抵抗も不要

LTC1734L ThinSOTのリチウムイオン・リニア・バッテリ・チャージャ LTC1734の低電流バージョン；50mA ≤ ICHRG ≤ 180mA

LTC4002 スイッチ・モードのリチウムイオン・バッテリ・チャージャスタンドアローン、4.7V ≤ VIN ≤ 24V、周波数：500kHz、充電終了：3時間

LTC4052 モノリシック・リチウムイオン・バッテリ・パルス・チャージャブロッキング・ダイオードも外部パワーFETも不要、充電電流： ≤ 1.5A

LTC4053 USB互換のモノリシック・リチウムイオン・バッテリ・チャージャプログラム可能なタイマ付きスタンドアローン・チャージャ、充電電流：最大1.25A

LTC4054 パス・トランジスタ内蔵スタンドアローン・リニア・サーマル・レギュレーションによる過熱保護、C/10終了機能、リチウムイオン・バッテリ・チャージャ（ThinSOTパッケージ） C/10インジケータ、最大800mAの充電電流

LTC4057 リチウムイオン・リニア・バッテリ・チャージャ最大800mAの充電電流、サーマル・レギュレーション、ThinSOTパッケージ

LTC4058 スタンドアローンの950mAリチウムイオン・チャージャ C/10充電終了、バッテリのケルビン検出、±7%の充電精度（DFNパッケージ）

LTC4059 900mAリチウムイオン・バッテリ・チャージャ 2mm×2mm DFNパッケージ、サーマル・レギュレーション、充電電流モニタ出力

LTC4411/ ThinSOTパッケージの低損失PowerPathTMコントローラ DCソース間の自動切り替え、負荷分担、OR結合ダイオードの代替LTC4412

パワー・マネジメント

LTC3405/ 300mA (IOUT)、1.5MHz同期式降圧DC/DCコンバータ効率：95%、VIN = 2.7V～6V、VOUT = 0.8V、IQ = 20µA、ISD < 1µA、LTC3405A ThinSOTパッケージ

LTC3406/ 600mA (IOUT)、1.5MHz同期式降圧DC/DCコンバータ効率：95%、VIN = 2.5V～5.5V、VOUT = 0.6V、IQ = 20µA、ISD < 1µA、LTC3406A ThinSOTパッケージ

LTC3411 1.25A (IOUT)、4MHz同期式降圧DC/DCコンバータ効率：95%、VIN = 2.5V～5.5V、VOUT = 0.8V、IQ = 60µA、ISD < 1µA、MS10パッケージ

LTC3440 600mA (IOUT)、2MHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ効率：95%、VIN = 2.5V～5.5V、VOUT = 2.5V、IQ = 25µA、ISD < 1µA、MSパッケージ

LTC3455 USBパワー・マネージャとリチウムイオン・バッテリ・入力電源（USB、ACアダプタ、およびバッテリ）間のシームレスな移行、チャージャを装備したデュアルDC/DCコンバータ効率95%のDC/DC変換

ThinSOTとPowerPathはリニアテクノロジー社の商標です。

リニアテクノロジー株式会社〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6秀和紀尾井町パークビル8FTEL 03-5226-7291• FAX 03-5226-0268 • www.linear-tech.co.jp

ltc4055 - usbパワー・コントローラおよびリチウムイオン …...1 ltc4055 4055f...

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