关于USB电池充电电路介绍.pdf

USB 电池充电电路 USB标准其中一个特性是从主机为插入的 USB外设供电。从过去的串行和并行端口变化到 USB，这种进步可使连接 到 PC的各种器件数大大增加。 除直接供电 USB器件外， USB更有用的一个功能是用 USB电源进行电池充电。由于很多便携装置 ( 如 MP3播放机， PDA)与 PC交换信息，所以，电池充电和数据交换同时在一条缆线上进行将会使装置方便性大大增强。把 USB和电 池供电功能结合起来，扩大了 “非受限 ”装置 ( 如移动 web 相机连接 PC或不连接 PC工作 ) 的工作范围。在很多情况 下，不必携带不方便的 AC 适配器。 从 USB对电池充电可以复杂也可以简单，这取决于 USB设备要求。对设计有影响的因素通常是 “成本 ”、 “大小 ”和 “重量 ”。其它重要的考虑包括： 1) 当设备插入到 USB端口时，带放电电池的设备能够以多快的速度进入完全工作 状态； 2) 所允许的电池充电时间； 3) 受 USB限制的电源预算； 4) 包含 AC 适配器充电的必要性。本文从电源观点详 述 USB之后，将针对这些问题给出解决方案。 图 1 USB 电压降 ( 来自通用串行总线规定 Rev2.0) 图 2 USB 器件插孔 图 3 从 USB简单充电 100mA和从 AC适配器充电 350mA不需要枚举，这是因为 USB充电电流不超过 “一个单元负 载 ”(100mA) 。3.3V 系统负载总是从电池汲取电流。 USB电源 所有主机 USB设备 ( 如 PC和笔记本电脑 ) 至少可以供出 500mA电流或每个 USB插口提供 5 个 “单元负载 ”。在 USB述 语中， “一个单元负载 ”是 100mA。自供电 USB插孔也可以提供 5 个单元负载。总线供电 USB插孔保证提供一个单元 负载 (100mA) 。根据 USB规范和图 1 的说明，在缆线外设端，来自 USB主机或供电插孔的最小有效电压是 4.5V ，而 来自 USB总线供电插孔的最小电压是 4.35V 。这些电压在为锂离子电池充电时 ( 一般需要 4.2V) ，其余量是很小 的。 插入 USB端口的所有设备开始汲取的电流不得大于 100mA。在与主机通信后，器件可决定它是否可以占用整个 500mA。 USB外设包含两个插孔中的一个。两个插孔都比 PC和其他 USB主机中的插口要小。 “SeriesB 和更小的 “Series Mini-B ”插孔示于图 2。从 SeriesB 的引脚 1(+5V) 和 4( 地 ) 和 Series Mini-B 的引脚 1(+5V) 和 5( 地 ) 得到电源。 一旦连接，所有 USB设备需要主机对其加以识别。这称之为 “枚举 ”。在识别过程中，主机决定 USB设备的电源以 及是否为其供电，对于被认可的设备可以将负载电流从 100mA增大到 500mA。 简单的 USB/AC适配器充电电路 某些非常基本的设备不希望额外的软件开销，此开销对有效 USB电源的分类和最佳使用是需要的。若设备负载电 流限制到 100mA(在 USB中称之为 “一单元负载 ”) ，则任何 USB主机、自供电插孔可以对设备供电。对于这样的设 计，一个非常基本的充电器和稳压器电路示于图 3。 每当器件连接 USB或插入 AC适配器时，此电路就为电池充电。在同一时间，系统负载总是连接到电池，在这样的 情况下，通过简单的线性稳压器 (U2) 可提供高达 200mA电流。若系统连续地汲取这样的电流量而电池正在以 100mA 电流从 USB充电，则电池仍将放电，这是由于负载电流超过了充电电流。在大多数的小系统中，峰值负载只发生 在总工作时间的一小部分时间内，所以只需要平均