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LTC4414IMS8#PBF

器件型号:LTC4414IMS8#PBF
器件类别:半导体    电源管理 IC   
厂商名称:Analog Devices Inc.
标准:
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器件描述

Power Management Specialized - PMIC 36V, Low Loss PowerPath Controller

参数

产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
Analog Devices Inc.
产品种类:
Product Category:
Power Management Specialized - PMIC
RoHS:YES
Output Current:500 uA
Input Voltage Range:3 V to 36 V
Input Current:36 uA
最小工作温度:
Minimum Operating Temperature:
- 40 C
最大工作温度:
Maximum Operating Temperature:
+ 125 C
安装风格:
Mounting Style:
SMD/SMT
封装 / 箱体:
Package / Case:
MSOP-8
类型:
Type:
Low Loss PowerPath Controller
资格:
Qualification:
AEC-Q100
封装:
Packaging:
Tube
产品:
Product:
PMIC
系列:
Series:
LTC4414
商标:
Brand:
Analog Devices
工作电源电流:
Operating Supply Current:
36 uA
工作电源电压:
Operating Supply Voltage:
3 V to 36 V
产品类型:
Product Type:
Power Management Specialized - PMIC
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
350
子类别:
Subcategory:
PMIC - Power Management ICs
单位重量:
Unit Weight:
0.000882 oz

LTC4414IMS8#PBF器件文档内容

                                                                                                                                       LTC4414

                                                                                        36V, Low Loss PowerPathTM

                                                                                        Controller for Large PFETs

FEATURES                                                                                DESCRIPTIO                  U

■  Designed Specifically to Drive Large QG PFETs                                        The LTC®4414 controls an external P-channel MOSFET to

■  Very Low Loss Replacement for Power Supply                                           create a near ideal diode function for power switchover.

   OR’ing Diodes                                                                        This permits highly efficient OR’ing of multiple power

■  3.5V to 36V AC/DC Adapter Voltage Range                                              sources for extended battery life and low self- heating. When

■  Minimal External Components                                                          conducting, the voltage drop across the MOSFET is typi-

■  Automatic Switching Between DC Sources                                               cally 20mV. For applications with a wall adapter or other aux-

■  Low Quiescent Current: 30µA                                                          iliary power source, the load is automatically disconnected

■  3V to 36V Battery Voltage Range                                                      from the battery when the auxiliary source is connected.

■  Limited Reverse Battery Protection                                                   Two or more LTC4414s may be interconnected to allow

■  MOSFET Gate Protection Clamp                                                         switchover between multiple batteries or charging of mul-

■  Manual Control Input                                                                 tiple batteries from a single charger.

■  Space Saving 8-Lead MSOP Package                                                     The wide supply operating range supports operation from

                  U                                                                     one to eight Li-Ion cells in series. The low quiescent

APPLICATIO S                                                                            current (30µA typical) is independent of the load current.

                                                                                        The gate driver includes an internal voltage clamp for

■  High Current Power Path Switch                                                       MOSFET protection.

■  Industrial and Automotive Applications

■  Uninterruptable Power Supplies                                                       The STAT pin can be used to enable an auxiliary P-channel

■  Logic Controlled Power Switch                                                        MOSFET power switch when an auxiliary supply is

■  Battery Backup Systems                                                               detected. This pin may also be used to indicate to a micro-

■  Emergency Systems with Battery Backups                                               controller that an auxiliary supply is connected. The con-

   , LT, LTC and LTM are registered trademarks of Linear Technology Corporation.        trol (CTL) input enables the user to force the primary

PowerPath and ThinSOT are trademarks of Linear Technology Corporation. All other        MOSFET off and the STAT pin low.

trademarks are the property of their respective owners.

                                                                                        The LTC4414 is available in a low profile 8-lead MSOP

                                                                                        package.

TYPICAL APPLICATIO                                       U

                                                                                                  LTC4414           vs Schottky Diode  Forward Voltage     Drop

Automatic   Switchover of Load Between                   a  Battery and a Power Supply                         8.0

                 UPS840                                                                                                      CONSTANT

   POWER                                                                                                                     RON

SUPPLY

   INPUT                 SUP75P03_07                                                                           3.6

BATTERY                                                                TO LOAD                    CURRENT (A)

   CELL(S)                                                  COUT                                                    LTC4414

            LTC4414                                         VCC

            VIN   SENSE                                                                                                      CONSTANT

            GND   GATE                                           470k  STATUS OUTPUT                                         VOLTAGE   SCHOTTKY

            CTL   STAT                                                 LOW WHEN POWER                                                  DIODE

                                                            4414 TA01  SUPPLY PRESENT

            NC    NC

                                                                                                               0

                                                                                                                    0.02                         0.5

                                                                                                                          FORWARD VOLTAGE (V)

                                                                                                                                               4414 TA01b

                                                                                                                                                           4414fc

                                                                                                                                                           1
LTC4414

                       W           WW               U                                                                       U           W          U
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS                                                         PACKAGE/ORDER INFORMATION

(Note 1)

Supply Voltage (VIN) .................................. –14V to 40V                                               TOP VIEW

Voltage from VIN to SENSE ........................ – 40V to 40V                                       STAT  1                  8 GATE

Input Voltage                                                                                         CTL   2                  7 VIN

      CTL ........................................................– 0.3V to 40V                       GND   3                  6 SENSE

                                                                                                      NC    4                  5 NC

      SENSE .................................................... –14V to 40V                                   MS8 PACKAGE

Output Voltage                                                                                              8-LEAD PLASTIC MSOP

      GATE ..................... –0.3V to the Higher of VIN + 0.3V                                    TJMAX = 125°C, θJA = 200°C/W

                              or SENSE + 0.3V                                    ORDER PART NUMBER                          MS8 PART MARKING

      STAT .....................................................– 0.3V to 40V    LTC4414EMS8                                            LTBQF

Operating Ambient Temperature Range (Note 2)                                     LTC4414IMS8                                            LTBQG

      I Grade ............................................ – 40°C to 125°C       Order Options Tape and Reel: Add #TR

      E Grade.............................................. – 40°C to 85°C       Lead Free: Add #PBF  Lead Free Tape and Reel: Add #TRPBF

Operating Junction Temperature ......... – 40°C to 125°C                         Lead Free Part Marking: http://www.linear.com/leadfree/

Storage Temperature Range ................. – 65°C to 150°C                      Consult LTC Marketing for parts specified with wider operating temperature ranges.

Lead Temperature (Soldering, 10 sec).................. 300°C

ELECTRICAL CHARACTERISTICS                             The ● denotes specifications which apply over                        the full operating

temperature range, unless otherwise noted specifications are at TA = 25°C, VIN = 12V, CTL and GND = 0V.                     Current into a pin is  positive

and current out of a pin is negative. All voltages are referenced to GND, unless otherwise specified.

SYMBOL     PARAMETER                                CONDITIONS                                                    MIN            TYP      MAX      UNITS

VIN,       Operating Supply Range                   VIN and/or VSENSE Must Be in This Range                    ●  3                        36                        V

VSENSE                                              for Proper Operation

IQFL       Quiescent Supply Current at Low Supply   VIN = 3.6V. Measure Combined Current                       ●                    31     60                        µA

           While in Forward Regulation              at VIN and SENSE Pins Averaged with

                                                    VSENSE = 3.5V and VSENSE = 3.6V (Note 3)

IQFH       Quiescent Supply Current at High Supply  VIN = 36V. Measure Combined Current                        ●                    36     61                        µA

           While in Forward Regulation              at VIN and SENSE Pins Averaged with

                                                    VSENSE = 35.9V and VSENSE = 36V (Note 3)

IQRL       Quiescent Supply Current at Low Supply   VIN = 3.6V, VSENSE = 3.7V. Measure                                              21     30                        µA

           While in Reverse Turn-Off                Combined Current of VIN and SENSE Pins

IQRH       Quiescent Supply Current at High Supply  VIN = 35.9V, VSENSE = 36V. Measure                                              33     45                        µA

           While in Reverse Turn-Off                Combined Current of VIN and SENSE Pins

IQCL       Quiescent Supply Current at Low Supply   VIN = 3.6V, VCTL = 1V,                                                          14     20                        µA

           with CTL Active                          VIN – VSENSE = 0.9V

IQCH       Quiescent Supply Current at High Supply  VIN = 36V, VCTL = 1V,                                                           26     35                        µA

           with CTL Active                          VIN – VSENSE = 0.9V

ILEAK      VIN and SENSE Pin Leakage Currents       VIN = 28V, SENSE = 0V                                         –10               –1         1                     µA

           When Other Pin Supplies Power            VIN = 14V, SENSE = –14V                                       –10                          1                     µA

                                                    VIN = 36V, SENSE = 8V                                         –10                          1                     µA

                                                    VIN = 0V, SENSE = 28V                                         –10                          1                     µA

                                                    VIN = –14V, SENSE = 14V                                       –10                          1                     µA

                                                    VIN = 8V, SENSE = 36V                                         –10                          1                     µA

PowerPath  Controller

VFR        PowerPath Switch Forward Regulation      VIN – VSENSE, 3V ≤ VIN ≤ 36V, CGATE = 3nF                  ●  10                       32      mV

           Voltage

VRTO       PowerPath Switch Reverse Turn-Off        VSENSE – VIN, 3V ≤ VIN ≤ 36V, CGATE = 3nF                  ●  10                       32      mV

           Threshold Voltage

                                                                                                                                                   4414fc

2
                                                                                                                                                 LTC4414

ELECTRICAL CHARACTERISTICS                                           The ● denotes specifications which apply over the full operating

temperature range, unless otherwise noted specifications are at TA = 25°C, VIN = 12V, CTL and GND = 0V. Current into a pin is positive

and current out of a pin is negative. All voltages are referenced to GND, unless otherwise specified.

SYMBOL     PARAMETER                                                CONDITIONS                                      MIN                    TYP   MAX            UNITS

GATE and STAT Outputs

           GATE Active Forward Regulation                           (Note 4)

IG(SRC)    Source Current                                                                                           – 25                         –7             µA

IG(SNK)    Sink Current                                                                                             190                          500            µA

VG(ON)     GATE Clamp Voltage                                       Apply IGATE = 6µA, VIN = 12V,                   8                            9              V

                                                                    VSENSE = 11.9V, Measure VIN – VGATE

VG(OFF)    GATE Off Voltage                                         Apply IGATE = – 30µA, VIN = 12V,                                       0.35  0.92           V

                                                                    VSENSE = 12.1V, Measure VSENSE – VGATE

tG(ON)     GATE Turn-On Time                                        VGS < –6V, CGATE = 17nF (Note 5)                                             600            µs

tG(OFF)    GATE Turn-Off Time                                       VGS > –1.5V, CGATE = 17nF (Note 6)                                           20             µs

IS(OFF)    STAT Off Current                                         3V ≤ VIN ≤ 36V (Note 7)                      ●  –1                     0     1              µA

IS(SNK)    STAT Sink Current                                        12V ≤ VIN ≤ 36V (Note 7)                     ●  50                           200            µA

tS(ON)     STAT Turn-On Time                                        (Note 8)                                                                     8              µs

tS(OFF)    STAT Turn-Off Time                                       (Note 8)                                                                     51             µs

CTL Input

VIL        CTL Input Low Voltage                                    3V ≤ VIN ≤ 36V                               ●  0.35                                        V

VIH        CTL Input High Voltage                                   3V ≤ VIN ≤ 36V                               ●                               0.9            V

ICTL       CTL Input Pull-Down Current                              0.35V ≤ VCTL ≤ 36V                              1                      3.5   5.9            µA

HCTL       CTL Hysteresis                                           3V ≤ VIN ≤ 36V                                                         170                  mV

Note 1: Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings                 Note 5: VIN is held at 12V and SENSE is stepped from 12.2V to 11.8V to

may cause permanent damage to the device. Exposure to any Absolute                  trigger the event. GATE voltage is initially VG(OFF).

Maximum Rating condition for extended periods may affect device                     Note 6: VIN is held at 12V and SENSE is stepped from 11.8V to 12.2V to

reliability and lifetime.                                                           trigger the event. GATE voltage is initially internally clamped at VG(ON).

Note 2: The LTC4414E is guaranteed to meet performance specifications               Note 7: STAT is forced to VIN – 1.5V. SENSE is set at VIN – 0.1V to

from 0°C to 85°C. Specifications over the – 40°C to 85°C operating                  measure the off current at STAT. SENSE is set VIN + 0.1V to measure the

temperature range are assured by design, characterization and correlation           sink current at STAT.

with statistical process controls. The LTC4414I is guaranteed and tested            Note 8: STAT is forced to 9V and VIN is held at 12V. SENSE is stepped

over the –40° to 125° operating temperature range.                                  from 11.8V to 12.2V to measure the STAT turn-on time defined when ISTAT

Note 3: This results in the same supply current as would be observed with           reaches one half the measured IS(SNK). SENSE is stepped from 12.2V to

an external P-channel MOSFET connected to the LTC4414 and operating in              11.8V to measure the STAT turn-off time defined when ISTAT reaches one

forward regulation.                                                                 half the measured IS(SNK) .

Note 4: VIN is held at 12V and GATE is forced to 9V. SENSE is set at 12V

to measure the source current at GATE. SENSE is set at 11.9V to measure

sink current at GATE.

                                                                                                                                                                4414fc

                                                                                                                                                                3
LTC4414

TYPICAL PERFOR                                UW
                                                         A CE      CHARACTERISTICS

                  VFR vs Temperature and                                                VRTO vs Temperature and                                                        Normalized Quiescent Supply

                  Supply Voltage                                                        Supply Voltage                                                                 Current vs Temperature

              25                                                                   26                                                                            1.05

                                   VIN = 3V

                                   VIN = 28V

VFR (mV)                           VIN = 36V                            VRTO (mV)                                                                  CURRENT (µA)                3V ≤ VIN ≤ 36V

              23                                                                   24                                                                            1.00

                                                                                                                   VIN = 36V

                                                                                                     VIN = 3V      VIN = 28V

              21                        50    100        150                       22                                                                            0.95

              –50  0                                                               –50            0            50      100            150                        –50      0            50        100            150

                      TEMPERATURE (°C)                                                               TEMPERATURE (°C)                                                          TEMPERATURE (°C)

                                                         4414 G01                                                                    4414 G02                                                         4414 G03

                  VIN and SENSE Pin Leakage                                                                                                                            VG(OFF) vs Temperature and     IGATE

                  vs Temperature                                                        VG(ON) vs Temperature

              0                                                                    9.0  IGATE = 6µA                                                              1.0   3V ≤ VIN ≤ 36V

CURRENT (µA)       ISENSE: VIN – SENSE = 28V                       VIN –VGATE (V)                                  VIN = 36V                       VGATE (V)

                                                                                                                                                                 0.5                             IGATE = –60µA

              –1                                                                   8.5

                                                                                                               VIN = 10V                                                                         IGATE = –30µA

                   IVIN: SENSE – VIN = 28V

                                                                                                                                                                                                 IGATE = 0µA

              –2                                                                   8.0                                                                           0

              –50  0                    50    100        150                       –50            0            50      100            150                        –50      0            50        100            150

                      TEMPERATURE (°C)                                                               TEMPERATURE (°C)                                                          TEMPERATURE (°C)

                                                         4414 G04                                                                    4414 G05                                                         4414 G06

                                        tG(ON) vs Temperature                                                                        tG(OFF) vs Temperature

                                   320  CLOAD = 15nF                                                                             10  CGATE = 15nF

                                        12V ≤ VIN ≤ 36V                                                                              12V ≤ VIN ≤ 36V

                      tG(ON) (µs)  300                                                                             tG(OFF) (µs)  8

                                   280                                                                                           6

                                   –50        0          50             100             150                                      –50           0                      50  100          150

                                                      TEMPERATURE (°C)                                                                             TEMPERATURE (°C)

                                                                                        4414 G07                                                                                       4414 G08

                                                                                                                                                                                                                4414fc

4
                                                                                                                                              LTC4414

PI  U  UFU CTIO S   U

STAT (Pin 1): Open-Drain Output Status Pin. When the                            SENSE (Pin 6): Power Sense Input Pin. Supplies power to

SENSE pin is pulled above the VIN pin with an auxiliary                         the internal circuitry and is a voltage sense input to the

power source by VRTO or more, the reverse turn-off                              internal analog controller (The other input to the controller

threshold (VRTO) is reached. The STAT pin will then go                          is the VIN pin). This input is usually supplied power from

from an open state to a current sink (IS(SNK)). The STAT pin                    an auxiliary source such as an AC adapter or back-up

current sink can be used, along with an external resistor,                      battery which also supplies current to the load.

to turn on an auxiliary P-channel power switch and/or                           VIN (Pin 7): Primary Input Supply Voltage. Supplies power

signal the presence of an auxiliary power source to a                           to the internal circuitry and is one of two voltage sense

microcontroller.                                                                inputs to the internal analog controller (The other input to

CTL (Pin 2): Digital Control Input. A logical high input (VIH)                  the controller is the SENSE pin). This input is usually

on this pin forces the gate to source voltage of the primary                    supplied power from a battery or other power source

P-channel MOSFET power switch to a small voltage (VGOFF).                       which supplies current to the load. This pin can be by-

This will turn the MOSFET off and no current will flow from                     passed to ground with a capacitor in the range of 0.1µF to

the primary power input at VIN if the MOSFET is configured                      10µF if needed to suppress load transients.

so that the drain to source diode does not forward bias. A                      GATE (Pin 8): Primary P-Channel MOSFET Power Switch

high input also forces the Open-Drain STAT pin ON. If the                       Gate Drive Pin. This pin is directed by the power controller

STAT pin is used to control an auxiliary P-channel power                        to maintain a forward regulation voltage (VFR) of 20mV

switch, then a second active source of power, such as an                        between the VIN and SENSE pins when an auxiliary power

AC wall adaptor, will be connected to the load (see Appli-                      source is not present. When an auxiliary power source is

cations Information). An internal current sink will pull the                    connected, the GATE pin will pull up to the SENSE pin

CTL pin voltage to ground (logical low) if the pin is open.                     voltage, turning off the primary P-channel power switch.

GND (Pin 3): Ground. Provides a power return for all the

internal circuits.

BLOCK DIAGRA                   W

                                                 AUXILIARY  +

                                                    SUPPLY  –              *

          PRIMARY   +                                                                                                                      +  OUTPUT

          SUPPLY    –                                                                                                                      –  TO LOAD

                                                               7           6

                                                                  VIN         SENSE

                                                               –           +

                                    POWER  SOURCE                      A1

                                    SELECTOR

                                    POWER

                                    VOLTAGE/CURRENT                                          LINEAR GATE       GATE

                                    REFERENCE                                                DRIVER AND              8

                                           0.5V                                      VOLTAGE CLAMP

                                                                                                                              VCC

                    ON/OFF  2  CTL               +                                                             STAT                STATUS

                                                                                                                     1             OUTPUT

                                    3.5µA           C1         ANALOG  CONTROLLER    ON/OFF

                                                 –

                                                                       3   GND                                          4414  BD

                                                                                *DRAIN-SOURCE DIODE OF MOSFET

                                                                                                                                                       4414fc

                                                                                                                                                       5
LTC4414

OPERATIO  U

Operation can best be understood by referring to the Block    The Power Source Selector will power the LTC4414

Diagram, which illustrates the internal circuit blocks along  from the SENSE pin. As the SENSE voltage pulls above

with the few external components, and the graph that          VIN – 20mV, the Analog Controller will instruct the Linear

accompanies the Typical Application drawing on the front      Gate Driver and Voltage Clamp block to pull the GATE

page of the data sheet. The terms primary and auxiliary are   voltage up to turn off the P-channel MOSFET. When the

arbitrary and may be changed to suit the application.         voltage on SENSE is higher than VIN + 20mV (VRTO), the

Operation begins when either or both power sources are        Analog Controller will instruct the Linear Gate Driver and

applied and the CTL control pin is below the input low        Voltage Clamp block to rapidly pull the GATE pin voltage

voltage of 0.35V (VIL). If only the primary supply is         to the SENSE pin voltage. This action will quickly finish

present, the Power Source Selector will power the LTC4414     turning off the external P-channel MOSFET if it hasn’t

from the VIN pin. Amplifier A1 will deliver a current to the  already turned completely off. For a clean transition, the

Analog Controller block that is proportional to the voltage   reverse turn-off threshold has hysteresis to prevent

difference in the VIN and SENSE pins. While the voltage on    uncertainty. The system is now in the reverse turn-off

SENSE is lower than VIN – 20mV (VFR), the Analog              mode. Power to the load is being delivered through the

Controller will instruct the Linear Gate Driver and Voltage   external diode and no current is drawn from the primary

Clamp block to pull down the GATE pin voltage and turn on     supply. The external diode provides protection in case

the external P-channel MOSFET. The dynamic pull-down          the auxiliary supply is below the primary supply, sinks

current of 300µA (IG(SNK)) stops when the GATE voltage        current to ground or is connected reverse polarity.

reaches ground or the gate clamp voltage. The gate clamp      During the reverse turn-off mode of operation the STAT

voltage is 8.5V (VG(ON)) below the higher of VIN or VSENSE.   pin will sink a current (IS(SNK)) if connected. Note that the

As the SENSE voltage pulls up to VIN – 20mV, the LTC4414      external MOSFET is wired so that the drain to source

will regulate the GATE voltage to maintain a 20mV differ-     diode will momentarily forward bias when power is first

ence between VIN and VSENSE which is also the VDS of the      applied to VIN and will become reverse biased when an

MOSFET. The system is now in the forward regulation           auxiliary supply is applied.

mode and the load will be powered from the primary            When the CTL (control) input is asserted high, the external

supply. As the load current varies, the GATE voltage will be  MOSFET will have its gate to source voltage forced to a

controlled to maintain the 20mV difference. If the load       small voltage VG(OFF) and the STAT pin will sink a mini-

current exceeds the P-channel MOSFET’s ability to deliver     mum of 50µA of current if connected. This feature is useful

the current with a 20mV VDS the GATE voltage will clamp,      to allow control input switching of the load between two

the MOSFET will behave as a fixed resistor and the forward    power sources as shown in Figure 3 or as a switchable

voltage will increase slightly. While the MOSFET is on the    high side driver as shown in Figure 7. A 3.5µA internal pull-

STAT pin is an open circuit.                                  down current (ICTL) on the CTL pin will insure a low level

When an auxiliary supply is applied, the SENSE pin will be    input if the pin should become open.

pulled higher than the VIN pin through the external diode.

                                                                                                    4414fc

6
                                                                                                      LTC4414

APPLICATIO    U  US I FOR            W   ATIO  U

Introduction                                                     Care should be taken to ensure that the power dissipated

The system designer will find the LTC4414 useful in a            is never allowed to rise above the manufacturer’s recom-

variety of cost and space sensitive power control applica-       mended maximum level. The auxiliary MOSFET power

tions that include low loss diode OR’ing, fully automatic        switch, if used, has similar considerations, but its VGS can

switchover from a primary to an auxiliary source of power,       be tailored by resistor selection. When choosing the

microcontroller controlled switchover from a primary to          resistor value consider the full range of STAT pin current

an auxiliary source of power, charging of multiple batter-       (IS(SNK)) that may flow through it.

ies from a single charger and high side power switching.         VIN and SENSE Pin Bypass Capacitors

External P-Channel MOSFET Transistor Selection                   Many types of capacitors, ranging from 0.1µF to 10µF and

Important parameters for the selection of MOSFETs are            located close to the LTC4414, will provide adequate VIN

the maximum drain-source voltage VDS(MAX), threshold             bypassing if needed. Voltage droop can occur at the load

voltage VGS(VT) and on-resistance RDS(ON).                       during a supply switchover because some time is required

                                                                 to turn on the MOSFET power switch. Factors that deter-

The maximum allowable drain-source voltage, VDS(MAX),            mine the magnitude of the voltage droop include the

must be high enough to withstand the maximum drain-              supply rise and fall times, the MOSFET’s characteristics,

source voltage seen in the application.                          the value of COUT and the load current. Droop can be made

The maximum gate drive voltage for the primary MOSFET            insignificant by the proper choice of COUT, since the droop

is set by the smaller of the VIN supply voltage or the internal  is inversely proportional to the capacitance. Bypass ca-

clamping voltage VG(ON). A logic level MOSFET is com-            pacitance for the load also depends on the application’s

monly used, but if a low supply voltage limits the gate          dynamic load requirements and typically ranges from 1µF

voltage, a sub-logic level threshold MOSFET should be            to 47µF. In all cases, the maximum droop is limited to the

considered. The maximum gate drive voltage for the               drain source diode forward drop inside the MOSFET.

auxiliary MOSFET, if used, is determined by the external         Caution must be exercised when using multilayer ceramic

resistor connected to the STAT pin.                              capacitors. Because of the self resonance and high Q

As a general rule, select a MOSFET with a low enough             characteristics of some types of ceramic capacitors, high

RDS(ON) to obtain the desired VDS while operating at full        voltage transients can be generated under some start-up

load current and an achievable VGS. The MOSFET normally          conditions such as connecting a supply input to a hot

operates in the linear region and acts like a voltage            power source. To reduce the Q and prevent these tran-

controlled resistor. If the MOSFET is grossly undersized,        sients from exceeding the LTC4414’s absolute maximum

it can enter the saturation region and a large VDS may           voltage rating, the capacitor’s ESR can be increased by

result. However, the drain-source diode of the MOSFET, if        adding up to several ohms of resistance in series with the

forward biased, will limit VDS. A large VDS, combined with       ceramic capacitor. Refer to Application Note 88.

the load current, will likely result in excessively high         The selected capacitance value and capacitor’s ESR can be

MOSFET power dissipation. Keep in mind that the LTC4414          verified by observing VIN and SENSE for acceptable volt-

will regulate the forward voltage drop across the primary        age transitions during dynamic conditions over the full

MOSFET at 20mV if RDS(ON) is low enough. The required            load current range. This should be checked with each

RDS(ON) can be calculated by dividing 0.02V by the load          power source as well. Ringing may indicate an incorrect

current in amps. Achieving forward regulation will mini-         bypass capacitor value and/or too low an ESR.

mize power loss and heat dissipation, but it is not a

necessity. If a forward voltage drop of more than 20mV is        VIN and SENSE Pin Usage

acceptable then a smaller MOSFET can be used, but must           Since the analog controller’s thresholds are small (±20mV),

be sized compatible with the higher power dissipation.           the VIN and SENSE pin connections should be made in a

                                                                                                                     4414fc

                                                                                                                     7
LTC4414

APPLICATIO      U  SIU FOR     WATIO             U

way to avoid unwanted I • R drops in the power path. Both     CTL Pin Usage

pins are protected from negative voltages.                    This is a digital control input pin with low threshold

GATE Pin Usage                                                voltages (VIL,VIH) for use with logic powered from as little

                                                              as 1V. During normal operation, the CTL pin can be biased

The GATE pin controls the external P-channel MOSFET           at any voltage between ground and 36V, regardless of the

connected between the VIN and SENSE pins when the load        supply voltage to the LTC4414. A logical high input on this

current is supplied by the power source at VIN. In this       pin forces the gate to source voltage of the primary

mode of operation, the internal current source, which is      P-channel MOSFET power switch to a small voltage (VGOFF).

responsible for pulling the GATE pin up, is limited to a few  This will turn the MOSFET off and no current will flow from

microamps (IG(SRC)). If external opposing leakage cur-        the primary power input at VIN if the MOSFET is configured

rents exceed this, the GATE pin voltage will reach the        so that the drain to source diode is not forward biased. The

clamp voltage (VGON) and VDS will be smaller. The internal    high input also forces the STAT pin to sink at least 50µA of

current sink, which is responsible for pulling the GATE pin   current (IS(SNK)). See the Typical Applications for various

down, has a higher current capability (IG(SNK)). With an      examples on using the STAT pin. A 3.5µA internal pull-

auxiliary supply input pulling up on the SENSE pin and        down current (ICTL) on the CTL pin will insure a logical low

exceeding the VIN pin voltage by 20mV (VRTO), the device      level input if the pin should be open.

enters the reverse turn-off mode and a much stronger

current source is available to oppose external leakage        Protection

currents and turn off the MOSFET (VGOFF).                     Most of the application circuits shown provide some

While in forward regulation, if the on resistance of the      protection against supply faults such as shorted, low or

MOSFET is too high to maintain forward regulation, the        reversed supply inputs. The fault protection does not

GATE pin will maximize the MOSFET’s VGS to that of the        protect shorted supplies but can isolate other supplies and

clamp voltage (VGON). The clamping action takes place         the load from faults. A necessary condition of this protec-

between VIN and the GATE pin.                                 tion is for all components to have sufficient breakdown

                                                              voltages. In some cases, if protection of the auxiliary input

STAT Pin Usage                                                (sometimes referred to as the wall adapter input) is not

During normal operation, the open-drain STAT pin can be       required, then the series diode or MOSFET may be

biased at any voltage between ground and 36V regardless       eliminated.

of the supply voltage to the LTC4414. It is usually con-      Internal protection for the LTC4414 is provided to prevent

nected to a resistor whose other end connects to a voltage    damaging pin currents and excessive internal self heating

source. In the forward regulation mode, the STAT pin will     during a fault condition. These fault conditions can be a

be open (IS(OFF)). When a wall adaptor input or other         result of VIN, SENSE, GATE or CTL pins shorted to ground

auxiliary supply is connected to that input, and the voltage  or to a power source that is within the pin’s absolute

on SENSE is higher than VIN + 20mV (VRTO), the system is      maximum voltage limits. Both the VIN and SENSE pins are

in the reverse turn-off mode. During this mode of opera-      capable of being taken significantly below ground without

tion the STAT pin will sink at least 50µA of current          current drain or damage to the IC (see Absolute Maximum

(IS(SNK)). This will result in a voltage change across the    Voltage Limits). This feature allows for limited reverse-

resistor, depending on the resistance, which is useful to     battery condition without current drain or damage. This

turn on an auxiliary P-channel MOSFET or signal to a          internal protection is not designed to prevent overcurrent

microcontroller that an auxiliary power source is con-        or overheating of external components.

nected. External leakage currents, if significant, should be

accounted for when determining the voltage across the

resistor when the STAT pin is either on or off.

                                                                                                      4414fc

8
                                                                                                                 LTC4414

TYPICAL APPLICATIO S                   U

Automatic PowerPath Control                                          Figure 1 illustrates an application circuit for automatic

The applications shown in Figures 1 and 2 and the typical            switchover of load between a battery and a wall adapter

application shown on the first page of this data sheet are           that features lowest power loss. Operation is similar to the

automatic ideal diode controllers that require no assis-             Typical Application on the front page except that an

tance from a microcontroller. Each of these will automati-           auxiliary P-channel MOSFET replaces the diode. The

cally connect the higher supply voltage, after accounting            STAT pin is used to turn on the MOSFET once the SENSE

for certain diode forward voltage drops, to the load with            pin voltage exceeds the battery voltage by 20mV. When

application of the higher supply voltage. These circuits are         the wall adapter input is applied, the drain-source diode of

not recommended for load sharing.                                    the auxiliary MOSFET will turn on first to pull up the

The typical application shown on the first page on this data         SENSE pin and turn off the primary MOSFET followed by

sheet illustrates an application circuit for automatic               turning on of the auxiliary MOSFET. Once the auxiliary

switchover of a load between a battery and a wall adapter            MOSFET has turned on the voltage drop across it can be

or other power input. With application of the battery, the           very low depending on the MOSFET’s characteristics.

load will initially be pulled up by the drain-source diode of        Figure 2 illustrates an application circuit for the automatic

the P-channel MOSFET. As the LTC4414 comes into                      switchover of a load between a battery and a wall adapter

action, it will control the MOSFET’s gate to turn it on and          in the comparator mode. It also shows how a battery

reduce the MOSFET’s voltage drop from a diode drop to                charger can be connected. This circuit differs from Figure

20mV. The system is now in the low loss forward regula-              1 in the way the SENSE pin is connected. The SENSE pin

tion mode. Should the wall adapter input be applied, the             is connected directly to the auxiliary power input and not

Schottky diode will pull up the SENSE pin, connected to the          the load. This change forces the LTC4414’s control cir-

load, above the battery voltage and the LTC4414 will turn            cuitry to operate in an open-loop comparator mode. While

the MOSFET off.     The STAT pin will then sink current              the battery supplies the system, the GATE pin voltage will

indicating an auxiliary input is connected. The battery is           be forced to its lowest clamped potential, instead of being

now supplying no load current and all the load current               regulated to maintain a 20mV drop across the MOSFET.

flows through the Schottky diode. A silicon diode could be           This has the advantages of minimizing power loss in the

used instead of the Schottky, but will result in higher              MOSFET by minimizing its RON and not having the influ-

power dissipation and heating due to the higher forward              ence of a linear control loop’s dynamics. A possible

voltage drop.                                                        disadvantage is if the auxiliary input ramps up slow

                                                                     enough the load voltage will initially droop before rising.

                           AUXILIARY

                           P-CHANNEL

                              MOSFET

WALL                          *

ADAPTER

INPUT                                                                WALL

                                                                     ADAPTER

                              PRIMARY                                INPUT

                           P-CHANNEL                                             BATTERY        P-CHANNEL

                              MOSFET                                             CHARGER        MOSFET

                              *                                                                 *

                                                    TO LOAD          BATTERY                                               TO LOAD

BATTERY                                       COUT                   CELL(S)                                     COUT

CELL(S)        LTC4414                                                        7  LTC4414     6

         7     VIN  SENSE  6                                                     VIN  SENSE        VCC

         3                 8                                                  3  GND  GATE   8             47k

               GND  GATE               47k          STATUS OUTPUT                                                          STATUS OUTPUT

         2                 1                        DROPS WHEN A              2  CTL  STAT   1                             IS LOW WHEN A

               CTL  STAT                      4414 F01 WALL ADAPTER                                              4414 F02  WALL ADAPTER

               *DRAIN-SOURCE DIODE OF MOSFET        IS PRESENT                   *DRAIN-SOURCE  DIODE OF MOSFET            IS PRESENT

Figure 1. Automatic Switchover of Load Between a Battery and a                Figure 2. Automatic Switchover of Load Between

Wall Adapter with Auxiliary P-Channel MOSFET for Lowest Loss                  a Battery and a Wall Adapter in Comparator Mode

                                                                                                                                    4414fc

                                                                                                                                    9
LTC4414

TYPICAL APPLICATIO S                           U

This is due to the SENSE pin voltage rising above the                           continue to power the load. Only when the primary

battery voltage and turning off the MOSFET before the                           voltage is higher than the auxiliary voltage will taking CTL

Schottky diode turns on. The factors that determine the                         low switch back to the primary power, otherwise the

magnitude of the voltage droop are the auxiliary input rise                     auxiliary stays connected. When the primary power is

time, the type of diode used, the value of COUT and the load                    disconnected and VIN falls below VLOAD, it will turn on the

current.                                                                        auxiliary MOSFET if CTL is low, but VLOAD must stay up

                                                                                long enough for the MOSFET to turn on. At a minimum,

Ideal Diode Control with a Microcontroller                                      COUT capacitance must be sized to hold up VLOAD until the

Figure 3 illustrates an application circuit for microcontrol-                   transition between the sets of MOSFETs is complete.

ler monitoring and control of two power sources. The                            Sufficient capacitance on the load and low or no capaci-

microcontroller’s analog inputs, perhaps with the aid of a                      tance on VIN will help ensure this. If desired, this can be

resistor voltage divider, monitors each supply input and                        avoided by use of a capacitor on VIN to ensure that VIN

commands the LTC4414 through the CTL input. Back-to-                            falls more slowly than VLOAD. This circuit is not recom-

back MOSFETs are used so that the drain-source diode will                       mended for load sharing.

not power the load when the MOSFET is turned off (dual                          High Current Power Supply Load Sharing

MOSFETs in one package are commercially available).

With a logical low input on the CTL pin, the primary input                      Figure 4 illustrates an application circuit for dual identical

supplies power to the load regardless of the auxiliary                          power supply load sharing. The load will then be shared

voltage. When CTL is switched high, the auxiliary input                         between the two power supplies according to their source

will power the load whether or not it is higher or lower                        impedances. The STAT pins provide information as to

than the primary power voltage. Once the auxiliary is on,                       which input is supplying the load current. This concept can

the primary power can be removed and the auxiliary will                         be expanded to more power inputs.

                                                                                                              Q1

                                                                                                           *

                                                                                POWER                                                  TO LOAD

                                      AUXILIARY                                 SUPPLY1                                      COUT

                              P-CHANNEL MOSFETS                                             LTC4414

                        *                            *                                   7  VIN  SENSE  6         VCC

AUXILIARY POWER                                                OPTIONAL                  3              8

SOURCE INPUT                                                   ZENER                        GND  GATE                  47k

                                   470k                        CLAMP                     2  CTL  STAT   1                              STATUS

                                                               IF VGS(MAX)

MICROCONTROLLER                       PRIMARY                  AN ISSUE

                              P-CHANNEL MOSFETS                                                                   WHEN BOTH STATUS LINES ARE

                                   *              *                                                           Q2  HIGH, THEN BOTH POWER SUPPLIES

                                                                       TO LOAD                             *      ARE SUPPLYING LOAD CURRENTS.

                                                                                POWER

          0.1µF                                                        COUT     SUPPLY2

                                                                                         7  LTC4414     6         VCC

          PRIMARY          7  LTC4414       6                                               VIN  SENSE

          POWER               VIN  SENSE                       RLIMIT                    3  GND  GATE   8              47k

          SOURCE INPUT     3  GND     GATE  8                                            2              1

                           2                1                                               CTL  STAT                        4414 F04  STATUS

                              CTL     STAT           4414 F03

                                                                                            *DRAIN-SOURCE DIODE   OF MOSFET

          *DRAIN-SOURCE DIODE OF MOSFET                                                     Q1, Q2: SUB75P03-07

Figure 3. Microcontroller Monitoring and Control                                Figure   4. High Current Dual     Power Supply Load Sharing

of Two Power Sources

                                                                                                                                                4414fc

10
                                                                                                                                                                                   LTC4414

TYPICAL APPLICATIO S                  U

Battery Load Sharing                                                      CTL pin input can be used with a microcontroller and

Figure 5 illustrates an application circuit for dual battery              back-to-back MOSFETs as shown in Figure 4. This allows

load sharing with automatic switchover of load from                       complete control for disconnection of the charger from

batteries to wall adapter. Whichever battery can supply the               either battery.

higher voltage will provide the load current until it is                  High Side Power Switch

discharged to the voltage of the other battery. The load will

then be shared between the two batteries according to the                 Figure 7 illustrates an application circuit for a logic con-

capacity of each battery. The higher capacity battery will                trolled high side power switch. When the CTL pin is a

provide proportionally higher current to the load. When a                 logical low, the LTC4414 will turn on the MOSFET. Be-

wall adapter input is applied, both MOSFETs will turn off                 cause the SENSE pin is grounded, the LTC4414 will apply

and no load current will be drawn from the batteries. The                 maximum clamped gate drive voltage to the MOSFET.

STAT pins provide information as to which input is supply-                When the CTL pin is a logical high, the LTC4414 will turn

ing the load current. This concept can be expanded to                     off the MOSFET by pulling its gate voltage up to the supply

more power inputs.                                                        input voltage and thus deny power to the load. The

                                                                          MOSFET is connected with its source connected to the

WALL                                                                      power source. This disables the drain-source diode from

ADAPTER

INPUT                      *                                              supplying voltage to the load when the MOSFET is off. Note

                                                          TO LOAD         that if the load is powered from another source, then the

BAT1                                            COUT

         7  LTC4414     6             VCC                                 drain-source diode can forward bias and deliver current to

            VIN  SENSE

         3  GND  GATE   8                  47k                            the power supply connected to the VIN pin.

                                                          STATUS IS HIGH

         2  CTL  STAT   1                                 WHEN BAT1 IS

                                                          SUPPLYING

                                                          LOAD CURRENT

                                      WHEN BOTH STATUS LINES ARE          BATTERY                                                                      *                                     TO LOAD OR

                                      HIGH, THEN BOTH BATTERIES ARE       CHARGER                                                                                                            PowerPath

                           *          SUPPLYING LOAD CURRENTS. WHEN       INPUT                                                                                                    BAT1      CONTROLLER

                                      BOTH STATUS LINES ARE LOW, THEN                      7  LTC4414                                               6                   VCC

                                      WALL ADAPTER IS PRESENT                                 VIN  SENSE

BAT2                                                                                       3  GND  GATE                                             8                        470k

         7  LTC4414     6             VCC                                                  2                                                        1                                        STATUS IS HIGH

            VIN  SENSE                                                                        CTL  STAT                                                                                      WHEN BAT1 IS

         3  GND  GATE   8                  47k                            0.1µF                                                                                                              CHARGING

         2              1                                 STATUS IS HIGH                                                                               *

            CTL  STAT                                     WHEN BAT2 IS                                                                                                                       TO LOAD OR

                                                4414 F05  SUPPLYING                                                                                                                          PowerPath

            *DRAIN-SOURCE  DIODE  OF  MOSFET              LOAD CURRENT                                                                                                             BAT2      CONTROLLER

                                                                                           7  LTC4414                                               6                   VCC

Figure 5. Dual Battery Load Sharing with Automatic                                            VIN  SENSE

                                                                                           3  GND  GATE                                             8                        470k

Switchover of Load from Batteries to Wall Adapter                                          2                                                        1                                        STATUS IS HIGH

                                                                                              CTL  STAT                                                                            4414 F06  WHEN BAT2 IS

                                                                                                                                                                                             CHARGING

Multiple Battery Charging                                                                     *DRAIN-SOURCE DIODE                                                   OF  MOSFET

Figure 6 illustrates an application circuit for automatic                          Figure 6. Automatic Dual Battery Charging

                                                                                   from Single Charging Source

dual battery charging from a single charger. Whichever

battery has the lower voltage will receive the charging

current until both battery voltages are equal, then both will                                                                                             P-CHANNEL

                                                                                                                                                             MOSFET

be charged. When both are charged simultaneously, the                                                                                                               *

                                                                                   SUPPLY                                                                                                TO LOAD

higher capacity battery will get proportionally higher cur-                        INPUT                                                                                           COUT

rent from the charger. For Li-Ion batteries, both batteries                                   7    LTC4414                                                6

                                                                                   0.1µF           VIN  SENSE

will achieve the float voltage minus the forward regulation                                   3    GND  GATE                                              8

voltage of 20mV. This concept can apply to more than two                           LOGIC      2    CTL  STAT                                              1

                                                                                   INPUT                                                                  4414 F07

batteries. The STAT pins provide information as to which                                   *DRAIN-SOURCE DIODE OF MOSFET

batteries are being charged. For intelligent control, the                 Figure 7. Logic Controlled High Side                                                                  Power Switch

                                                                                                                                                                                                           4414fc

                                  Information furnished by Linear Technology Corporation is believed to be accurate and reliable.                                                                 11

                                  However, no responsibility is assumed for its use. Linear Technology Corporation makes no represen-

                                  tation that the interconnection of its circuits as described herein will not infringe on existing patent rights.
LTC4414

PACKAGE DESCRIPTIO                                   U

                                                                               MS8 Package

                                                                          8-Lead Plastic MSOP

                                                                  (Reference LTC DWG # 05-08-1660)

                                                                                                           3.00 ± 0.102

                                           0.889 ± 0.127                                                   (.118 ± .004)                     0.52

                                           (.035 ± .005)                                                   (NOTE 3)        8        7  6  5  (.0205)

                                                                                                                                             REF

              5.23                                                                                         4.90 ± 0.152                      3.00 ± 0.102

              (.206)                       3.20 – 3.45                         DETAIL “A”                  (.193 ± .006)                     (.118 ± .004)

              MIN                          (.126 – .136)               0.254                                                                 (NOTE 4)

                                                                       (.010)    0° – 6° TYP

                                                          GAUGE PLANE

0.42 ± 0.038                               0.65                                                                            1        2  3  4

(.0165 ± .0015)                            (.0256)                                          0.53 ± 0.152

         TYP                               BSC                                              (.021 ± .006)            1.10                    0.86

           RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT                                       DETAIL “A”                       (.043)                       (.034)

                                                                                                                MAX                          REF

                                                          0.18

                                                          (.007)

                                                                                               SEATING

           NOTE:                                                                                    PLANE  0.22 – 0.38                       0.127 ± 0.076

           1. DIMENSIONS IN MILLIMETER/(INCH)                                                              (.009 – .015)   0.65              (.005 ± .003)

           2. DRAWING NOT TO SCALE                                                                         TYP             (.0256)           MSOP (MS8) 0204

           3. DIMENSION DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH, PROTRUSIONS OR GATE BURRS.                                            BSC

              MOLD FLASH, PROTRUSIONS OR GATE BURRS SHALL NOT EXCEED 0.152mm (.006") PER SIDE

           4. DIMENSION DOES NOT INCLUDE INTERLEAD FLASH OR PROTRUSIONS.

              INTERLEAD FLASH OR PROTRUSIONS SHALL NOT EXCEED 0.152mm (.006") PER SIDE

           5. LEAD COPLANARITY (BOTTOM OF LEADS AFTER FORMING) SHALL BE 0.102mm (.004") MAX

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PART NUMBER           DESCRIPTION                                              COMMENTS

LTC1473               Dual PowerPath Switch Driver                             Switches and Isolates Sources Up to 30V

LTC1479               PowerPath Controller for Dual Battery Systems            Complete PowerPath Management for Two Batteries; DC Power Source,

                                                                               Charger and Backup

LTC1558/LTC1559       Back-Up Battery Controller with Programmable Output      Adjustable Backup Voltage from 1.2V NiCd Button Cell,

                                                                               Includes Boost Converter

LT®1579               300mA Dual Input Smart Battery Back-Up Regulator         Maintains Output Regulation with Dual Inputs, 0.4V Dropout at 300mA

LTC1733/LTC1734       Monolithic Linear Li-Ion Chargers                        Thermal Regulation, No External MOSFET/Sense Resistor

LTC1998               2.5µA, 1% Accurate Programmable Battery Detector         Adjustable Trip Voltage/Hysteresis, ThinSOT

LTC4055               USB Power Controller and Li-Ion Linear Charger           Automatic Battery Switchover, Thermal Regulation, Accepts Wall Adapter

                                                                               and USB Power, 4mm × 4mm QFN

LTC4354               Negative Voltage Diode-OR Controller and Monitor         Replaces Power Schottky Diodes; 80V Operation

LTC4410               USB Power Manager in ThinSOTTM                           Enables Simultaneous Battery Charging and

                                                                               Operation of USB Component Peripheral Devices

LTC4411               SOT-23 Ideal Diode                                       2.6A Forward Current, 28mV Regulated Forward Voltage

LTC4412HV             36V, Low Loss PowerPath Controller in MSOP               –40°C to –125°C Operation; Automatic Switch Between DC Sources

LTC4413               Dual 2.6A, 2.5V to 5.5V Ideal Diodes in 3mm × 3mm        100mΩ ON Resistance, 1µA Reverse Leakage Current, 28mV Regulated

                      DFN                                                      Forward Voltage

                                                                                                                                                              4414fc

12         Linear Technology Corporation                                                                                            LT/LWI 0806 REV C • PRINTED IN USA

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