USB 電源充電小貼士

消費(fèi)者希望其設(shè)備的電源線和連接線越來越少，并期望獲得通過計(jì)算機(jī)或AC插座充電的靈活性，因此要求幾乎所有目前和未來推出的手持設(shè)備都能通過USB電源和AC墻上適配器充電。

　　通過USB給電池充電存在許多挑戰(zhàn)。使用同一條線纜的要求、以及由此而來的USB和AC適配器單輸入，這些都意味著系統(tǒng)必須能夠識(shí)別并使用兩種電源。在本文中，我們以bq2407x系列器件為例來介紹簡(jiǎn)化便攜式應(yīng)用鋰離子(Li-Ion)電池充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些特性和規(guī)范。具體而言，我們將討論輸入電流極限、靜態(tài)電流、輸入電壓動(dòng)態(tài)電源管理(VIN-DPM)以及中國(guó)充電器規(guī)范的影響。這些特性簡(jiǎn)化了便攜式應(yīng)用的充電器設(shè)計(jì)。

　　輸入電流極限

　　最公認(rèn)的USB規(guī)范是USB設(shè)備的電流消耗。USB電源分為低功率和高功率電源。低功率電源被定義為非自供電USB集線器。這些設(shè)備使用來自USB電源的500mA電流，且必須在所有連接至集線器的設(shè)備之間共用電流。

　　低功率電源可提供4.4V的最低工作電壓，其電流極限設(shè)定在一個(gè)單位負(fù)載，即USB1.x和2.0下的100mA。就超高速(SuperSpeed)USB而言，單位負(fù)載被增加到了150mA。高功率電源是一些自供電的集線器或者計(jì)算機(jī)USB端口，其可提供最小工作電壓為4.75V，擁有高達(dá)5個(gè)單位負(fù)載的電流，即USB1.x和2.0下每個(gè)端口500mA，或者超高速USB下6個(gè)單位負(fù)載(900mA)。所有設(shè)備默認(rèn)均為低功率模式，但在枚舉主機(jī)時(shí)會(huì)要求高功率模式。

　　除高功率和低功率端口以外，許多設(shè)備均通過使用相同連接器的AC適配器來運(yùn)行。這些電源可提供高達(dá)1.5A的電流(USB線纜傳輸能力)。

　　設(shè)備不能使用2.5mA以上的電流時(shí)，最終模式為掛起模式。USB設(shè)備必須支持所有這四種模式才能通過USB規(guī)范。

　　充電設(shè)備的輸入電流極限不能超出USB規(guī)范。這就是說必須在產(chǎn)品說明書中找到技術(shù)說明規(guī)范，以驗(yàn)證在所有工藝差異和溫度下均能夠保證電流極限不超出USB極限。

　　圖1是bq2407x產(chǎn)品說明書的一部分，其清楚地標(biāo)明了輸入極限規(guī)范。請(qǐng)注意，規(guī)范的最大數(shù)值為USB極限。這樣就可以確保溫度、工藝和輸入電壓下的所有bq2407x器件都在USB規(guī)范以內(nèi)。最大USB規(guī)范極限列出的典型值是不允許出現(xiàn)的，因?yàn)橐恍┎考?huì)超出該值。如果最大值大于USB規(guī)范，則存在違反USB規(guī)范的可能性。

圖1：bq2407x產(chǎn)品輸入極限。

　　主機(jī)要求系統(tǒng)進(jìn)入U(xiǎn)SB掛起模式時(shí)，規(guī)范極限為2.5mA。驅(qū)動(dòng)EN1和EN2為高電平使得bq2407x進(jìn)入U(xiǎn)SB掛起模式。這種模式下，靜態(tài)電流減少至50μA(最大)。如果其他電路由VBUS電源供電運(yùn)行，則這會(huì)給設(shè)計(jì)人員帶來較大的裕量。就待機(jī)模式電流規(guī)范而言，其通常出現(xiàn)在電氣特性表的靜態(tài)電流部分。

　　圖2顯示了bq2407x的靜態(tài)電流。請(qǐng)注意，在USB掛起模式(EN1=EN2=HI)下，最大靜態(tài)電流為50μA(VBUS=6V)，其大大低于USB掛起模式的2.5mA要求。

　圖2：bq2407x產(chǎn)品靜態(tài)電流。

　　USB啟動(dòng)問題

　　USB 2.0規(guī)范規(guī)定“并聯(lián)一個(gè)單位負(fù)載時(shí)(100mA)，線纜下行端允許的最大負(fù)載(CRPB)為10μF。10μF電容代表一個(gè)VBUS線之間直接連接的旁路電容器，加上通過設(shè)備調(diào)節(jié)器的所有可見電容效應(yīng)?！?。