USB端口對NiMH電池智能充電的實現

圖8. USB NiMH充電器的啟動波形。本文引用地址:http://www.104case.com/article/180645.htm
DS2712的內部狀態機控制著CC1的工作。充電開始時,DS2712先對電池進行狀態測試,以確保電池電壓在1.0V至 1.65V之間,并確認溫度在0°C至+45°C之間。如果電壓低于1.0V,DS2712將以0.125的占空比拉低CC1,對電池緩 慢充電,以防損壞電池。一旦電池電壓超過1.0V后,狀態機轉為快充模式。快充時占空比為31/32,即大約97%。“跳過”的 間隙內進行電池阻抗測試,以確保不會對錯誤放入充電器的高阻抗電池(例如堿性電池)進行充電。檢測到-2mV的-ΔV后,快充結束。如果未檢 測到-ΔV,將持續快充,直到快充定時器超時,或檢測到過溫或者過壓故障狀態(包括阻抗不合格)為止。快充完成(由于-ΔV或快 充定時器超時) 后,DS2712進入定時補足充電模式,占空比為12.5%,持續時間為所設快充定時的一半。補足充電完成后,充電器進入維持模式,占空比為1/64,直 到電池被拿走或重新上電。
采用圖7所示充電器和大功率USB端口對2100mAh NiMH電池充電時,快充時間為2小時多一點,大約3個小時完成包括補足充電在內的全部充電過程。從端口吸取的電流為420mA。如果需要與主機進行枚舉 過程,并需要大電流使能操作,可在R9和地之間串聯一個開漏極nMOSFET。如果MOSFET關斷,則TMR浮空,DS2712進入掛起狀態。
總結
對于小型消費類電子設備的電池充電而言,USB端口是一個經濟、實用的電源。為完全符合USB 2.0規范,連接在USB端口上的負載必須能夠與主機進行雙向通信。負載也必須符合電源管理要求,包括低功耗模式,以及便于主機確定何時需要從端口吸取大 電流的手段。盡管部分兼容的系統能夠適應大部分USB主機,但有時會出現意想不到的結果。只有很好地理解USB規范要求和負載的期望,才能在對于規范的兼 容性與負載復雜度之間取得較好的平衡。
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