USB電池充電基礎(chǔ)：應(yīng)急指南

　　端口檢測和自枚舉充電器

　　MAX8895判斷如何使用所提供的輸入電源，與系統(tǒng)*估電源無關(guān)。充電器自動確定適配器類型，能夠區(qū)分以下類型：

　　1. DCP：500mA至1.5A

　　2. CDP (主機(jī)或集線器)：高速充電時達(dá)到900mA (啁啾期間為580mA)；低速和快速為1.5A

　　3. 低功率SDP (主機(jī)或集線器)：100mA

　　4. 大功率SDP (主機(jī)或集線器)：500mA

　　所提供的電流支持電池充電或系統(tǒng)供電，或在它們之間進(jìn)行分配。如果在長達(dá)10ms內(nèi)未檢測到總線流量，內(nèi)置掛起定時器自動觸發(fā)掛起。

　　除了自動優(yōu)化來自USB及適配器電源的電流外，MAX8895還巧妙處理適配器、USB供電和電池供電之間的轉(zhuǎn)換；允許系統(tǒng)在必要時利用所有能夠利用的輸入電源(圖3)。施加電源時，電池耗盡或沒有電池同樣可以保持工作。集成了所有功率控制MOSFET，無需外部二極管。熱調(diào)節(jié)環(huán)路在極限溫度下自動降地充電電流，以降低管芯溫度。

圖3. MAX8895充電器自枚舉，根據(jù)所連接電源的類型優(yōu)化設(shè)置充電電流。即使是深度放電的電池，也能維持系統(tǒng)工作。

　　增加端口檢測

　　BC1.1規(guī)定了檢測端口類型的硬件方法。預(yù)計采用集成電路實(shí)現(xiàn)這一功能，如圖2中的MAX8895，或在USB收發(fā)器中包括該電路。盡管如此，有些時候的首選方案依然是為現(xiàn)有充電器增加端口檢測功能，至少包含其中部分功能。圖4所示電路為一種基本的USB充電器檢測方法，受系統(tǒng)微控制器控制工作。這種方法可檢測DCP，但是不能區(qū)分SDP和CDP。它把兩者均作為SDP，這就意味著有些情況下會喪失從CDP吸收更大充電電流的機(jī)會。在預(yù)算較低的設(shè)計中，這一缺陷是可接受的。

圖4. 高速USB開關(guān)實(shí)現(xiàn)有限的USB充電器檢測形式

　　圖4所示連接方法支持如下有限端口檢測功能。當(dāng)便攜設(shè)備插入三種端口類型之一時，VBUS為U1開關(guān)和設(shè)備的微控制器供電。U1的CB輸入的邏輯低電平將其置于檢測模式，D+線通過10kΩ上拉至系統(tǒng)邏輯電壓，D-通過100kΩ拉至GND。如果連接的是DCP (D+與D-短路)，D-將變?yōu)楦唠娖?；如果連接的是SDP或CDP，D-及檢測輸出將為低電平。如果檢測到SDP或CDP，系統(tǒng)將驅(qū)動CB為低電平，將開關(guān)置于數(shù)據(jù)模式，該模式下將D+和D-連接至數(shù)據(jù)通路，用于枚舉及其它數(shù)據(jù)傳輸。以上方法有一個局限性：插入CDP時無法識別，從而不能立即充電，盡管在枚舉后可從CDP充電。

　　圖5所示為完整的端口檢測。MAX14578包括檢測連接設(shè)備(USB電纜、USB CDP或?qū)Ｓ贸潆娖?所需的所有電路，并控制外部鋰離子電池充電器。設(shè)備執(zhí)行與USB電池充電規(guī)范1.1兼容的檢測邏輯，包括數(shù)據(jù)觸點(diǎn)檢測、D+/D-短路檢測和CDP識別。另外，它有一個充電定時器和低電池電量監(jiān)測器，用于支持USB BC1.1“無電電池”充電機(jī)制。

　　MAX14578具有一個數(shù)據(jù)開關(guān)，適用于USB高速和初始(全速和低速)信號。它具有低導(dǎo)通電阻(RON)、低導(dǎo)通電阻平坦度以及非常小的電容。CDN和CDP引腳還具有高達(dá)15kV的人體模式ESD保護(hù)。

圖5. 利用MAX14578 USB充電端口檢測器和數(shù)據(jù)開關(guān)IC，可為充電器增加完全兼容于USB BC1.1的端口檢測功能。

　在圖6中，為USB設(shè)備增加了簡單的Li+電池充電功能。MAX8814可配置為通過100mA或500mA USB端口為電池充電。電路初始化為100mA，然后微控制器枚舉主機(jī)，以確定其電流驅(qū)動能力。如果USB端口允許，通過導(dǎo)通電流設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的N1和R1，增大充電電流。大電流充電標(biāo)稱設(shè)定為425mA，以避免超過考慮容限后的SDP 500mA限制。充電器還具有一個自動啟動電路，當(dāng)連接有外部電源時，提供輸出信號(ABO)通知系統(tǒng)。圖6盡管兼容USB，但并不符合BC1.1標(biāo)準(zhǔn)，所以需要枚舉才能充電。

圖6

　　圖6. MAX8814為USB設(shè)備增加充電功能提供了簡單、引腳數(shù)少的解決方案。枚舉受系統(tǒng)控制，利用ISET引腳監(jiān)測和控制充電電流。這種設(shè)計兼容USB，但并不符合BC1.1標(biāo)準(zhǔn)，所以需要枚舉才能充電。