基于Microchip的UCS100X系列的智能USB充電器
摘要:本設(shè)計(jì)介紹了Microchip 公司UCS100X系列產(chǎn)品的智能USB充電器整體方案。這些全新的電源控制器為設(shè)計(jì)筆記本電腦、平板電腦、顯示器、擴(kuò)展底座和打印機(jī)等主機(jī)設(shè)備,以及墻壁適配器等專用AC-DC電源和充電產(chǎn)品,提供了基于USB的先進(jìn)充電功能。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/263374.htm引言
Microchip公司新型USB端口電源控制器的UCS1001和UCS1002系列廣受歡迎。這些全新控制器為智能手機(jī)和平板電腦提供了更高的電流和優(yōu)先充電功能。UCS100X增加了對(duì)有源電纜(如Apple Lightning連接器)以及12W充電的支持,采用一個(gè)內(nèi)置電流傳感器的UCS1002-2可以報(bào)告充電電流量,這有助于系統(tǒng)優(yōu)化其充電電流,并適當(dāng)分配功率。此外,UCS100X還可以通過(guò)一種靈活的方法,檢測(cè)和創(chuàng)建充電仿真配置文件,以支持未來(lái)USB產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
1 UCS1002 USB充電的優(yōu)點(diǎn)
1. UCS1002能夠滿足“綠色充電”的要求:許多電源適配器在未連接下游設(shè)備的空閑狀態(tài)下被視為浪費(fèi)電能的插頭負(fù)載。加州能源委員會(huì)估計(jì)每年消耗的8,000 GWh電能中,只有2,900 GWh實(shí)際用于充電,UCS1002完成充電后,能進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)以節(jié)省電能,從而實(shí)現(xiàn)“綠色充電”。
2. UCS1002能夠滿足“通用”USB充電器的要求:廣泛的設(shè)備充電覆蓋范圍,從Apple到Samsung,再到所有其他品牌。
3. 符合BC1.2標(biāo)準(zhǔn)。
4. 通過(guò)UL2367和IEC60950認(rèn)證。
5. 具有多個(gè)選項(xiàng)的可配置,這使設(shè)計(jì)人員能夠升級(jí)他們的系統(tǒng),向市場(chǎng)推出新的產(chǎn)品,同時(shí)為更廣泛的現(xiàn)有產(chǎn)品提供兼容性,降低淘汰的可能性。
2 USB充電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
USB充電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由三個(gè)部分組成:電源模塊、充電模塊以及MCU控制模塊。
1)USB充電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體框圖如圖1。
2)工作原理。
● 電源模塊
交流180-220V輸入通過(guò)PI的TNY278模塊轉(zhuǎn)化為直流5V給MCU和UCS100X供電。
● UCS100X充電模塊
當(dāng)USB設(shè)備連接到USB主機(jī)或USB集線器的下游端口時(shí),會(huì)檢測(cè)到D+和D-上的15kΩ下拉電阻,以及VBUS上的5V,向設(shè)備發(fā)送一個(gè)設(shè)備可識(shí)別的信號(hào),讓其知道所連接的是充電器,而不是USB主機(jī)或集線器,當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到充電器的信號(hào)時(shí),可以汲取超出USB規(guī)范(500mA)的電流??梢酝ㄟ^(guò)SMBus接口配置芯片充電,它內(nèi)部預(yù)加載的仿真配置文件應(yīng)用于下游設(shè)備,七個(gè)配置文件涵蓋了Apple低功率和高功率設(shè)備、DCP以及Samsung平板電腦,一開(kāi)始上電的時(shí)候,UCS1002會(huì)運(yùn)行這七個(gè)配置文件,從而找出最大充電電流的方案并記憶,下次同樣設(shè)備插入的時(shí)候就會(huì)以最大電流充電。
● MCU控制模塊
UCS1002有兩種工作模式。第一種是獨(dú)立工作,只需要AC220輸入,USB就能給手機(jī)充電。第二種是將HCA與PIC®MCU配合使用:最大電流算法“HCA”程序符合USB BC1.2標(biāo)準(zhǔn),可以支持絕大多數(shù)的手持設(shè)備大電流充電的需求。上電初始,利用PIC®MCU將UCS1002內(nèi)置的“Legacy”配置文件或自定義配置文件寄存器可應(yīng)用仿真并測(cè)量VBUS電流,從而找到最大值,HCA程序里面還包括包含一個(gè)“電池電量耗盡”檢測(cè)程序,啟動(dòng)定時(shí)器在幾分鐘內(nèi)輪循不同的配置文件,檢測(cè)電池是否耗盡,如果設(shè)備剛開(kāi)始插入的時(shí)候電池電量很低,那就會(huì)以很大的電流充電,隨著充電量的飽和,提供的充電電量也逐漸降低,確保不浪費(fèi)電能,實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色充電器。
評(píng)論