USB 電源充電小貼士

消費者希望其設備的電源線和連接線越來越少，并期望獲得通過計算機或AC插座充電的靈活性，因此要求幾乎所有目前和未來推出的手持設備都能通過USB電源和AC墻上適配器充電。

　　通過USB給電池充電存在許多挑戰。使用同一條線纜的要求、以及由此而來的USB和AC適配器單輸入，這些都意味著系統必須能夠識別并使用兩種電源。在本文中，我們以bq2407x系列器件為例來介紹簡化便攜式應用鋰離子(Li-Ion)電池充電系統設計的一些特性和規范。具體而言，我們將討論輸入電流極限、靜態電流、輸入電壓動態電源管理(VIN-DPM)以及中國充電器規范的影響。這些特性簡化了便攜式應用的充電器設計。

　　輸入電流極限

　　最公認的USB規范是USB設備的電流消耗。USB電源分為低功率和高功率電源。低功率電源被定義為非自供電USB集線器。這些設備使用來自USB電源的500mA電流，且必須在所有連接至集線器的設備之間共用電流。

　　低功率電源可提供4.4V的最低工作電壓，其電流極限設定在一個單位負載，即USB1.x和2.0下的100mA。就超高速(SuperSpeed)USB而言，單位負載被增加到了150mA。高功率電源是一些自供電的集線器或者計算機USB端口，其可提供最小工作電壓為4.75V，擁有高達5個單位負載的電流，即USB1.x和2.0下每個端口500mA，或者超高速USB下6個單位負載(900mA)。所有設備默認均為低功率模式，但在枚舉主機時會要求高功率模式。

　　除高功率和低功率端口以外，許多設備均通過使用相同連接器的AC適配器來運行。這些電源可提供高達1.5A的電流(USB線纜傳輸能力)。

　　設備不能使用2.5mA以上的電流時，最終模式為掛起模式。USB設備必須支持所有這四種模式才能通過USB規范。

　　充電設備的輸入電流極限不能超出USB規范。這就是說必須在產品說明書中找到技術說明規范，以驗證在所有工藝差異和溫度下均能夠保證電流極限不超出USB極限。

　　圖1是bq2407x產品說明書的一部分，其清楚地標明了輸入極限規范。請注意，規范的最大數值為USB極限。這樣就可以確保溫度、工藝和輸入電壓下的所有bq2407x器件都在USB規范以內。最大USB規范極限列出的典型值是不允許出現的，因為一些部件會超出該值。如果最大值大于USB規范，則存在違反USB規范的可能性。

圖1：bq2407x產品輸入極限。

　　主機要求系統進入USB掛起模式時，規范極限為2.5mA。驅動EN1和EN2為高電平使得bq2407x進入USB掛起模式。這種模式下，靜態電流減少至50μA(最大)。如果其他電路由VBUS電源供電運行，則這會給設計人員帶來較大的裕量。就待機模式電流規范而言，其通常出現在電氣特性表的靜態電流部分。

　　圖2顯示了bq2407x的靜態電流。請注意，在USB掛起模式(EN1=EN2=HI)下，最大靜態電流為50μA(VBUS=6V)，其大大低于USB掛起模式的2.5mA要求。

　圖2：bq2407x產品靜態電流。

　　USB啟動問題

　　USB 2.0規范規定“并聯一個單位負載時(100mA)，線纜下行端允許的最大負載(CRPB)為10μF。10μF電容代表一個VBUS線之間直接連接的旁路電容器，加上通過設備調節器的所有可見電容效應。”。