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USB電池充電基礎(chǔ):應(yīng)急指南

作者: 時(shí)間:2011-02-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  端口檢測和自枚舉充電器

  MAX8895判斷如何使用所提供的輸入,與系統(tǒng)*估無關(guān)。充電器自動(dòng)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(shí)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(shí)器自動(dòng)觸發(fā)掛起。

  除了自動(dòng)優(yōu)化來自及適配器的電流外,MAX8895還巧妙處理適配器、供電和供電之間的轉(zhuǎn)換;允許系統(tǒng)在必要時(shí)利用所有能夠利用的輸入電源(圖3)。施加電源時(shí),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(dòng)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(jì)采用集成電路實(shí)現(xiàn)這一功能,如圖2中的MAX8895,或在收發(fā)器中包括該電路。盡管如此,有些時(shí)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(huì)喪失從CDP吸收更大充電電流的機(jī)會(huì)。在預(yù)算較低的設(shè)計(jì)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(shí),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(dòng)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(gè)局限性:插入CDP時(shí)無法識(shí)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(shí)別。另外,它有一個(gè)充電定時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)開關(guān),適用于USB高速和初始(全速和低速)信號(hào)。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(dòng)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(gè)自動(dòng)啟動(dòng)電路,當(dāng)連接有外部電源時(shí),提供輸出信號(hào)(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(jì)兼容USB,但并不符合BC1.1標(biāo)準(zhǔn),所以需要枚舉才能充電。



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