USB 电源充电小贴士

为了解决这个问题，USB规范增加了一条电池充电的具体规定。其规定“如果便携式设备不能以低于100mA的电流上电并连接，该零电量或弱电量电池的设备则可以使用主机提供的100mA电流首先将其电池充电至其弱电量电池阈值。一旦达到其弱电量电池阈值，立即要求设备上电并连接。”在弱电量电池阈值以上，假设电池足以为主机供电，因此主机开启。每种应用都定义了其自身的弱电量电池阈值。bq2407x的硬件使能以及一个简单的电压探测器使得设计人员能够轻松地满足这一要求。图4显示的是弱电量电池阈值情况下的一款简单解决方案。

图4弱电量电池检测实施

　　必须对电压探测器进行应用弱电量电池阈值设置。例如，TPS3836有数个有效阈值。另外，为了获得最大的灵活性，一些电压探测器提供了可调节阈值。就这种应用来说，重要的电压探测器特性是一种有源低电平RESET(VIN

　　图5显示了实施波形。将弱电量电池阈值设定为3.3V。当插入3.5V电池时，其被识别为一块状态良好的电池，同时EN1和EN2被TPS3836拉为高电平。枚举主机以后，主机拉低EN2，以将bq24072电池充电器设置为USB500模式。这种方法假定HOST关闭时HOST GPIO 为高阻抗。

图5弱电量电池实施举例

　　基于输入电压的动态电源管理(VIN-DPM)

　　USB规范规定，在通过所有集线器和线缆以后的满负载条件下，低功率端口设备的输出可以低至4.4V。一些设备实施了基于输入电压的动态电源管理(VIN-DPM)。该环路降低了输入电流极限，以防止输入崩溃。图6显示了无VIN-DPM保护情况下USB端口过负载的后果。请注意，当输入电压降至“电源良好”阈值以下时，充电器关闭。这样会关闭电源的负载，并允许输入电压恢复，从而开启充电器。这种开/关脉冲是多余的。

图6无VIN-DPM的输入崩溃

　　VIN-DPM通过限制输入电流来阻止出现脉冲，从而防止输入电源崩溃。图7显示了使用bq2407x充电器时USB端口过载的结果。VIN-DPM功能生效来降低输入电流极限，并防止电源崩溃。

图7使用了VIN-DPM的输入过载保护

　　中国充电器标准

　　展望未来，中国针对在中国销售的充电器适配器制定了一套标准，旨在减少每年1亿多淘汰手持设备的废弃适配器数量。这种新的标准使用了许多USB规范。就这点而言，其要求适配器电源线有一个标准的A型USB连接器，以插入AC适配器或标准的USB端口。充电器必须能提供300mA和1.8A之间的电流。额定适配器电压为5V+/-5%，而且充电器必须工作在低于6V的电源下。电源超过6V时，下游电路必须得到保护。

　　许多电池充电器IC都具有帮助达到中国充电器标准的功能。顾名思义术语“通用充电器”，即充电器IC的输入必须稳健到能够应对许多不同的电源，并且不再是只为单个特定适配器而进行设计。它们必须能够经受得住高压电源(例如：12V车载电源等)的意外接入。如bq2407x等器件的宽输入电压范围可在高达28V的输入瞬态电压条件下为下游设备提供保护。这种高输入电压范围和过压保护(OVP)功能可保护电池充电器和下游设备免受错误或潜在有害输入电源的损坏。

　　VIN-DPM特性还有助于达到中国充电器标准。通用适配器可提供300mA和1.8A之间的电流。使用没有VIN-DPM的设备时，如果IC编程为500mA输入电流极限，则会使300mA适配器崩溃。VIN-DPM功能可防止输入在连接弱适配器时崩溃，而且仍然允许将电流极限针对典型适配器进行设置以最大化充电时间。

　　结论

　　消费者希望其设备的电源线和连接线越来越少，并期望获得通过计算机或AC插座充电的灵活性，因此要求许多目前和未来推出的手持设备都能通过USB电源和AC墙上适配器充电。这样，手持设备就必须要符合USB规范。这些要求给电池充电带来了诸多新的挑战。本文中，我们使用了bq2407x系列器件来介绍一些输入电流极限规范、静态电流、输入电压动态电源管理(VIN-DPM)的例子，这些特性简化了电池充电器的设计。另外，我们还探讨了中国充电器标准对充电器设计的影响。我们简要介绍的这些规范和特性简化了充电器设计。