通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)可以使許多電腦外設從電腦熱插拔而無需關閉電腦,F(xiàn)在許多電池供電的手持設備提供了USB接口,使這些外設可以與電腦進行數(shù)據(jù)交換。隨著新的USB 2.0規(guī)范的推出,CD/DVD播放機、MP3播放器、數(shù)碼相機、個人數(shù)字助理(PDA)甚至移動電話都可以高達480Mbps的速率進行數(shù)據(jù)傳遞。
有時這些外設是自供電的。因此,它們并沒有完全利用到USB端口的所有優(yōu)點。很多時候,USB端口的供電能力被其作為數(shù)據(jù)接口的特性所掩蓋。Microchip公司先進的高集成度單節(jié)鋰離子/鋰聚合物電池充電管理器件MCP73853/55和MCP73861可以使這些外設實現(xiàn)USB端口供電的功能。
USB供電的單節(jié)鋰離子電池充電器
許多自供電的外設,即使在連接到USB端口時仍使用單獨的電源來對電池充電。利用MCP73853/55,就可以非常簡單地利用USB 端口進行電池充電。
USB端口利用4芯電纜傳送信號和電流,如圖1所示。每個USB端口通過電纜只能提供有限的電流。USB端口提供的電流大小定義為單位負載,其中1個單位負載定義為100mA。一個端口支持的單位負載數(shù)量具有絕對最大值,而不是隨時間的平均值。USB端口可以配置成低功率(1個單位負載)或高功率(最多支持5個單位負載)。所有的端口缺省狀態(tài)為低功率。轉換成高功率端口由軟件進行控制。因此,主機軟件必須保證在允許外設消耗高功率前,主機能夠提供足夠的電流。
USB高功率端口規(guī)范最大電流為5個單位負載(即500mA),電壓為5V,±5%。USB規(guī)范允許USB連接器和電纜在提供500mA 電流時壓差最高為350mV。
最大電纜長度規(guī)定為16英尺。短的電纜產(chǎn)生的壓差也較低。外設端可以接受的最低電壓為4.4V。將電流限制在400mA 使絕對最低電壓為4.47V,為充滿單節(jié)鋰離子電池留下0.27V的余量。MCP73853/55極低的壓差(400 mA時為200mV)使其成為USB供電的鋰離子/鋰聚合物電池充電器的頗具吸引力而簡單的實現(xiàn)方案。
圖2和圖3為USB供電的單節(jié)鋰離子/鋰聚合物電池充電器的原理圖。USB控制器與主機進行通信,以確定連接的外設是低功率或高功率端口。然后控制器設置相應的充電電流。MCP73853/55對于低功率端口典型充電電流為85mA;高功率端口典型充電電流為400mA。這種設置保證不會超過USB端口的絕對最大電流值。另外,通過在MCP73853/55和USB控制器間增加的電阻,從而將高功率下的充電電流設置減小……
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