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高效USB端口电池充电设计方案

USB为多种便携设备提供了通过单个“通用”电源充电的手段,从而更加方便。但是这方面也存在着许多挑战。以前的USB充电能力相当有限;标准USB主机端口的电流确实只适合为计算机外设(比如键盘,鼠标和读卡器

  USB为多种便携设备供给了经过单个“通用”电源充电的手法,然后愈加便当。可是这方面也存在着许多应战。曾经的USB充电才能适当有限;规范USB主机端口的电流的确只适合为计算机外设(比方键盘,鼠标和读卡器)进行供电。USB2.0支撑的供电电流可达500mA,可以为电池缓慢充电。与此一起,我们等待的是怎么大幅缩短充电时刻。

  在这个环境下,2011年头推出的1.2版USB充电规范,提出了新的供电形式,添加了为设备电池充电的灵活性。本文将介绍可支撑最大1.8A电流的专用充电接口(DCP)的概念。这几乎是规范下行端口(SDP)USB2.0衔接承载电流的4倍,然后可以极大加速充电时刻。

  关于DCP

  USB接口有4条屏蔽线。它们是:用于给衔接外设供电的VBUS,负数据端D-,正数据端D+以及接地GND(图1)。在DCP中,D+和D-经过一个 200Ω电阻短接在一同,避免数据传输。它向衔接外设指示,端口彻底会集在充电功用,不能供给主控功用。经过USB端口进行衔接的任何便携设备可以区别它是处于DCP或是SDP适当重要。这样使它可以运用更大的可用充电电流。

  

  图1:DCP与SDP的不同点

  

  图2:传统的USB电池充电线路

  飞特蒂亚(FTDI)公司致力于简化USB充电,以便将开发时刻、体系复杂性和工程资源的运用降低到最低极限,以获取最大的出资报答。这样便引出了X- CHIP系列USB操控器IC,其主要特征是支撑USB电池充电的新概念。每个%&&&&&%的内部电路使选用该芯片规划的便携设备可以检测到何时设备衔接到了 DCP。一旦检测到DCP,X-CHIP便在其某个CBUS引脚上宣布一个信号,发动充电。

  图3描绘了根据X-CHIP的电池充电运用。电路在衔接到USB主机端口或DCP的时分会为电池充电。CBUS引脚可用于操控电池充电率(取决于所检测到的电源和相应的电流限值)。电池的充电率由衔接到凌力尔特公司(Linear)电池充电操控器LTC4053的PROG引脚的电阻决议。

  

  图3:简化的USB充电线路

  CBUS管脚包含BCD#、PWREN#和SLEEP#。BCD#是漏极开路低电平有用输出信号。它用来指示X-CHIP何时被衔接到DCP。 PWREN#是漏极开路低电平有用输出信号。它显现X-CHIP现已被USB主操控器所罗列。该信号用于挑选PROG引脚上的电阻值,以便驱动500mA 充电。SLEEP#是推挽式低电平有用输出信号。它显现X-CHIP何时进入USB挂起形式。该信号用于在设备由USB主机供电,主控端将X-CHIP设置为挂起形式时,堵截LTC4053电源。

  在图3中,LT4053的PROG引脚的阻抗由电阻R12,R13和R14设置。BCD#用于装备PROG引脚的电阻网络以到达约1A的充电电流。

  BCD#,PWREN#和SLEEP#输出规划是为了将充电运用的外部电路最小化。一般,外部MOSFET器材需求挑选规模。正如前文所提,X-CHIP 驱动BCD#信号来指示DCP的检测。漏极开路输出将R14短路到地,然后LTC4053 PROG引脚的阻抗将为16.5k?与1.5k?电阻并联到地。这可以触发将近1A的充电电流。当X-CHIP衔接到规范USB主操控器时,这个引脚不会驱动,设备作为一个传统的USB接口芯片来作业。因为BCD#信号是没有内部上拉的漏极开路输出,它可用来将电阻R14下拉到地,而不需求运用任何外部 MOSFET。

  在设备发动时,CBUS引脚默以为输入,并具有弱小的上拉,直到读取MTP ROM。这将发生将近14ms时刻,之后,CBUS引脚将选用它们所选的功用,像本文中所描绘的那样作业。

  本文小结

  得益于USB的广泛运用,USB端口显然是便携式设备获取电源的便当之所,经过独自互连便可以供给10W功率,供应给各种不同的设备。并且,各国(包含我国和欧盟成员国)USB充电规范化的推行使顾客可以选用更少的充电电缆。这将在添加便当的一起,削减每年进入环境的电子废物的数量(这主要是由定制适配器发生的)。经过运用集成方法而不是依赖于分立器材,可以创立空间、器材和工程资源方面更优的充电电路。USB不仅是最受欢迎的数字互联线,并且是电子产品供电和电池充电的要害体系部件。

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