USB 電源充電小貼士

消費者希望其設備的電源線(xiàn)和連接線(xiàn)越來(lái)越少，并期望獲得通過(guò)計算機或AC插座充電的靈活性，因此要求幾乎所有目前和未來(lái)推出的手持設備都能通過(guò)USB電源和AC墻上適配器充電。

　　通過(guò)USB給電池充電存在許多挑戰。使用同一條線(xiàn)纜的要求、以及由此而來(lái)的USB和AC適配器單輸入，這些都意味著(zhù)系統必須能夠識別并使用兩種電源。在本文中，我們以bq2407x系列器件為例來(lái)介紹簡(jiǎn)化便攜式應用鋰離子(Li-Ion)電池充電系統設計的一些特性和規范。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)以及中國充電器規范的影響。這些特性簡(jiǎn)化了便攜式應用的充電器設計。

　　輸入電流極限

　　最公認的USB規范是USB設備的電流消耗。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(xiàn)器。這些設備使用來(lái)自USB電源的500mA電流，且必須在所有連接至集線(xiàn)器的設備之間共用電流。

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

　　除高功率和低功率端口以外，許多設備均通過(guò)使用相同連接器的AC適配器來(lái)運行。這些電源可提供高達1.5A的電流(USB線(xiàn)纜傳輸能力)。

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

　　充電設備的輸入電流極限不能超出USB規范。這就是說(shuō)必須在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中找到技術(shù)說(shuō)明規范，以驗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(shuō)明書(shū)的一部分，其清楚地標明了輸入極限規范。請注意，規范的最大數值為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規范以?xún)?。最大USB規范極限列出的典型值是不允許出現的，因為一些部件會(huì )超出該值。如果最大值大于USB規范，則存在違反USB規范的可能性。

圖1：bq2407x產(chǎn)品輸入極限。

　　主機要求系統進(jìn)入USB掛起模式時(shí)，規范極限為2.5mA。驅動(dòng)EN1和EN2為高電平使得bq2407x進(jìn)入USB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電源供電運行，則這會(huì )給設計人員帶來(lái)較大的裕量。就待機模式電流規范而言，其通常出現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(wèn)題

　　USB 2.0規范規定“并聯(lián)一個(gè)單位負載時(shí)(100mA)，線(xiàn)纜下行端允許的最大負載(CRPB)為10μF。10μF電容代表一個(gè)VBUS線(xiàn)之間直接連接的旁路電容器，加上通過(guò)設備調節器的所有可見(jiàn)電容效應?！?。