USB端口對NiMH電池智能充電

　　CC1為低電平時，啟動電流閉環(huán)控制。圖8所示為啟動開關(guān)時的波形。上方波形是0.125Ω (檢流電阻兩端的電壓，下方波形是Q1漏極至GND的電壓。開始時，當(dāng)Q1打開(CC1和CSOUT均為低電平)時，電感電流向上爬升。當(dāng)電流增大到使檢流電阻兩端的電壓達(dá)到0.125V時，CSOUT變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)關(guān)斷。此后，電感電流開始下降，直到檢流電阻兩端的電壓達(dá)到約0.1V，CSOUT又變?yōu)榈碗娖?。只要CC1為低電平，該過程將一直持續(xù)。

　　圖8. USB NiMH充電器的啟動波形

　　DS2712的內(nèi)部狀態(tài)機控制著CC1的工作。充電開始時，DS2712先對電池進行狀態(tài)測試，以確保電池電壓在1.0V至1.65V之間，并確認(rèn)溫度在0°C至+45°C之間。如果電壓低于1.0V，DS2712將以0.125的占空比拉低CC1，對電池緩慢充電，以防損壞電池。一旦電池電壓超過1.0V后，狀態(tài)機轉(zhuǎn)為快充模式?？斐鋾r占空比為31/32，即大約97%。

　　“跳過”的間隙內(nèi)進行電池阻抗測試，以確保不會對錯誤放入充電器的高阻抗電池(例如堿性電池)進行充電。檢測到-2mV的-ΔV后，快充結(jié)束。如果未檢測到-ΔV，將持續(xù)快充，直到快充定時器超時，或檢測到過溫或者過壓故障狀態(tài)(包括阻抗不合格)為止?？斐渫瓿?由于-ΔV或快充定時器超時) 后，DS2712進入定時補足充電模式，占空比為12.5%，持續(xù)時間為所設(shè)快充定時的一半。補足充電完成后，充電器進入維持模式，占空比為1/64，直到電池被拿走或重新上電。

　　采用圖7所示充電器和大功率USB端口對2100mAh NiMH電池充電時，快充時間為2小時多一點，大約3個小時完成包括補足充電在內(nèi)的全部充電過程。從端口吸取的電流為420mA。如果需要與主機進行枚舉過程，并需要大電流使能操作，可在R9和地之間串聯(lián)一個開漏極nMOSFET。如果MOSFET關(guān)斷，則TMR浮空，DS2712進入掛起狀態(tài)。

　　總結(jié)

　　對于小型消費類電子設(shè)備的電池充電而言，USB端口是一個經(jīng)濟、實用的電源。為完全符合USB 2.0規(guī)范，連接在USB端口上的負(fù)載必須能夠與主機進行雙向通信。負(fù)載也必須符合電源管理要求，包括低功耗模式，以及便于主機確定何時需要從端口吸取大電流的手段。盡管部分兼容的系統(tǒng)能夠適應(yīng)大部分USB主機，但有時會出現(xiàn)意想不到的結(jié)果。只有很好地理解USB規(guī)范要求和負(fù)載的期望，才能在對于規(guī)范的兼容性與負(fù)載復(fù)雜度之間取得較好的平衡。