为便携式设备可靠供电开发拓宽USB功能

在于传统充电器的电流精度，尽管在高电流时精度足够，但在低电流时会受到电流传感电路失调的影响。结果可能是为了保证充电电流在低端(一个单位负载)不超过100mA限制，电流必须被设置在非常低的水平，从而导致无法使用。例如，对于精度为10%的500mA电流，为了保证不超过500mA，输出只能设置为450mA。仅就这一点而言还是可以接受的，但是，为了保证在低端的充电电流不超过100mA，平均电流只能设置成50mA。最低值可能会低至OmA，显然这是无法接受的。如果要求USB充电在两个范围内都有效，就需要有足够的精度，以便提供尽可能大的充电电流，同时又不超越USB的限制。

在一些设计中，由于系统功率需求的关系，不可能用低于500mA的USB预算功率分别对负载供电和对电池充电。但是，使用了交流适配器就没有问题。

* 一个高性价比的方案的出现

用一个高性价比的方案可满足这一需求,即只需将图6电路作一简化:将图6电路中与系统负载相连的Q1、D1及连线去掉,这样USB电源并不直接与负载连接,仅与MAX1874的USB引脚相连;从MAX1874的BATT引脚再通过二极管D(MBR0520L)与系统负载相连;充电和系统运行仍然使用USB电源，但系统保持与电池连接。此设计的局限性与图5所示电路相同,即如果USB接人时电池已深度放电，系统要经过一定延迟才能正常工作。但如果连接DC电源，该方案电路能够以同图6电路一样的方式工作，无论电池状态如何都不需等待。这是因为与MAX1874 “电源”通”引脚(PON)相连接的MOSFET 管Q(类似图6中的MOSFET Q3)被关断，系统负载由电池切换到了通过二极管D(类似图6中的D2)DC输人上。

* 这样一个简化又完善与实用的设计方案出现,使USB电源并不与负载相连,但DC输入与负载相连.当连接USB电源时,系统仍然采用电池供电.同时电池又被充电.

6、镍氢电池充电

尽管Li+电池能为大多数便携式信息终端提供最佳性能，但镍氢(NiMH)电池仍为最低成本的设计提供了一个可行的选择。当负载要求不太高时，使用镍氢电池是一个降低成本的好方法。这需要使用一个DC-DC转换器将1.3V的电池电压升至设备可使用的电压，典型为3.3V。因为任何电池供电设备都需要某种类型的稳压器，而DC-DC仅是一种不同类型的稳压器，并不是额外增加的。

图7所示电路使用了一种不寻常的方法来对NiMH电池充电，并且在不使用外接FET的情况下，在USB输入和电池之间切换对系统负载的供电。“充电器”实际上是一个电流受限的DC-DC降压转换器(IC1)，它用300mA至400mA的电流对电池充电。尽管不是一个精确的电流源，但其适度的电流控制精度仍能满足充电要求，即使电池短路也能保持对电流的控制。使用DC-DC充电与常见的线性电路相比，一个很大的优越性就在于能够高效地利用有限的USB功率。当以400mA电流对—节NiMH电池充电时，电路仅从USB输入端汲取150mA的电流。在充电的同时留出了350mA电流可供系统使用。负载由电池到USB的切换，是通过USB电源与boost转换器(IC2为DC-DC升压转换器)输出之间用二极管(Di)“或”实现的。当USB断开时，boost转换器IC2产生3.3V输出。USB连接时，D1将DC-DC升压器(IC2)输出拉升至约4.7V.IC2输出被拉升时会自动关断，关断后从电池汲取的电流不超过1µA。如果不允许接人USB时输出从3.3V变成4.7V，可用一个线性稳压器与D1串联。

此电路的一个局限是要依赖系统控制结束充电。IC1仅作为一个电流源，如果不加限制，会对电池过度充电。R1和R2设置IC1最大输出电压为2V，作为一个安全界限。充电能使输入端被系统用来终止对电池充电。另外，因为150mA的充电器输入电流大于一个单位负载，如果需要，在枚举之前还可作为降低USB负载电流的手段。

7、结 语

以上开的开发拓宽USB接口的电源功能与从USB接口获得多种电源(3.V与5V的电源)方案介绍,实际上是充分应用USB电源功能为数字化便携式设备Li+或镍氢(NiMH)电池充电特性分折,该设计技术既复杂亦可简单,这取决于USB接口的电源类型、功率与扦入USB设备负载及其电池性能等多方面的配合使用,即究竟采用何种应用方案能获得最佳性价比,是要根据各便携式设备实际情况而定.