为便携式设备可靠供电开发拓宽USB功能

图3电路的低电池门限电压设置为2.9V。当Vbatt降至2.9V以下时，LBO打开(电平提高)，将SHDN拉高，FETMOS管导通，在FETMOS管导通的情况下，电阻R5(1.3MΩ)和R4(249KΩ)组成并联电路，将电池的开通电压门限(引脚LB1)提升至3.3V，从而消除了振荡。

(3)图4所示,IC3 芯片MAX1837 为DC-DC降压型转换器,能将5V输出降压至3.3V,并且能够向负载输出高达250MA的电流，效率超过90%。

从以上图2、3、4 可以看出,在通过USB端口提供电源时，与各芯片MAX1811 MAX1797 MAX1837配合就能为便携式设备产生5V初3.3V的电源。

需要说明的是USB电源:

* 由于USB电缆和连接器上的电压降，USB设备必须能够工作至4.35V

* USB设备必须保证其最大工作电流低于100MA，直到通过软件被配置为高功率为止。

4、简单的USB电源和交流适配器的充电配置

4.1 配置方案

对一些最基本的设备负载来说,不需要用软件开销来管理和优化USB电源的使用。如果设备负载电流限制在100mA以内，那末都可以用与USB接口相连的主机和自带电源的集线器或总线驱动的集线器来驱动。据此,这类简单的USB和交流适配器充电设计，可采用图5所示的一个基本充电器加一个稳压器的配置。

4.2 方案分析

图5所示电路中，设备(系统)负载何时与USB电源或交流适配器连接? USB电源和交流适配器何时开始对电池充电?同时,又要你保证系统负载能一直保持与电池相连，在此例中通过一个最大可提供200mA电流的简单的线性稳压器(IC2 MAX8881)来解决。如果系统持续消耗如此大的电流，而通过USB对电池充电电流只是100mA，最终电池还是会因负载电流大于充电电流而放电。在许多小型系统中，负载峰值电流仅在整个工作期间的部分时段发生。因此，只要平均负载电流小于充电电流，电池仍然会被充电。连接交流适配器时，充电器(IC1)的最大电流上升到350mA。如果USB与交流适配器同时连接，但应自动给予交流适配器优先权。

USB规范要求充电器(IC1)具备的一个特性(而且，一般来讲对于充电器也是有利的)是电流不允许从电池或另一个电源回流到USB电源输入端。在传统的充电器中，可通过输人二极管保证，但USB最小电压为4.35V(由USB功率简述得知)与Li+电池充电所需电压(4.2V)之间差异太小，以致肖特基二极管也不适用。因此，所有回流路径应在IC1的内部被阻止。

图5所示电路在应用上受到一些限制，也许不适用于某些可充电的USB设备。最明显的限制是相对较低的充电电流，如果Li+电池的容量大于几百毫安时(mAH)，充电时间就会很长。第二个限制是由于基本充电器的负载(指线性稳压器的输入)总是与电池相连(即图5中Li+电池与MAX8881的IN端相连)。这样,如果电池已深度放电，则负载设备加电时也许不能立即开始工作。这是因为电池达到负载设备工作所需的电压前有一定的延迟时间。

5、改进技术: 充电器充电电流和外围电路的改进.

在更先进的系统中，需要对充电器内部和外围电路进行多处改进，这些改进可能包括：可选的充电电流，以便与USB电源或交流适配器或电池的电流能力相匹配;USB电源接人时的负载切换;以及过压保护。

5.1 改进技术方案(见图6所示的电).

在图6所示的电路中，就是利用充电器IC1内部的电压监测器(充电控制器)驱动外部MOSFET Q3(FDN302)来实现了上述的改进功能。

5.2 改进技术的实现

MOSFET Q1(FDN302)和Q2(FDN302)以及二极管D1和D2绕过电池，直接将可用的电源(USB电源输入或DC电源输入-交流适配器转换而成)连接到负载。当某个电源(USB或DC电源输入)输人有效时，其监视输出　变低，相应的MOSFET管导通。当两个输入都有效时，DC输入优先使用。IC1可防止两个输人同时被使用。二极管D1和D2用来阻断系统负载供电通路与输入之间的反向电流。而充电器内部电路((由充电控制器及其控制的和二只场MOS管)可以阻断充电通路(BATT)的反向电流。

MOSFET Q2还可提供交流适配器过压保护，保护电压最高达18V。欠压/过压监视器(在DC端)只允许交流适配器电压在4V至6.25V之间时对电池充电。

最后一个MOSFET Q3，在没有有效的外部电源(即USB电源输入或DC电源输入)接人时导通，用电池向负载设备供电。当USB电源或DC电源任何一个接人时，“电源通”(PON)输出立即关闭Q3，将电池与负载设备断开。这样当有外部电源接人时，即使电池深度放电或已损坏，系统仍能立即开始工作。

5.3 完善与实用

一旦USB设备与主机连接时，先与主机通信决定负载电流是否可以增加，如果被允许，负载电流可以从开始时的一个单位负载上升到五个单位负载。5比1的电流范围对不是专为USB设计的传统充电器来说可能会有问题。而其问题