锂动力电池加工

摘要：毋庸置疑，USB电源最有用的一个功用是可以为便携设备的电池充电。可是，无论是USB电源仍是其它电源，电池充电都不只仅是从电源取电这样简略。关于Li+电池尤其如此，充电不正确不只会缩短电池寿数，而且存在安全隐患。规划合理的充电器可以优化安全性并增强用户体验，一起它还降低了退货、修理担保等危险，然后降低本钱。经过USB为电池充电要权衡电池维护和保养，考虑USB功率约束以及便携式消费产品规划中存在的体积和本钱问题。本文讨论了如安在这些因素中到达最佳平衡。

导言

USB为便携设备供电与其串行通信功用相同，现已成为一种标准运用。如今，USB供电现已扩展到电池充电、交流适配器及其它供电方式的运用。运用的遍及带来的一个显着作用是便携设备的充电和供电可以交流插头和适配器。因而，相关于曩昔每种设备都选用专用适配器的架构相比，目前的解决办法答应选用多种电源进行充电。

毋庸置疑，USB电源的最大用途是可以为便携产品的电池充电。可是，无论是USB电源仍是其它电源，电池充电都不只仅是从电源取电这样简略。关于Li+电池尤其如此，充电不正确不只会缩短电池寿数，而且存在安全隐患。规划合理的充电器可以优化安全性并增强用户体验，一起它还降低了退货、修理担保等危险，然后降低本钱。

经过USB为电池充电要权衡电池维护和保养，考虑USB功率约束以及便携式消费产品规划中存在的体积和本钱问题。本文讨论了如安在这些因素中到达最佳平衡。

供电端口

USB标准现现已历了几代电源办理技能。开端的USB1和USB2.0标准规则了两种类型的电源(分别是5V500mA和5V100mA)，为所衔接的设备供电。这些标准并非针对电池充电，而是用于小型外设供电，例如麦克风和键盘。但这并不妨碍规划人员规划出自己的USB电池充电设备。然而，假设没有一致辅导，不同设备和充电器之间的互操作性就得不到保证。这种约束促使近期开发了USB标准弥补阐明：电池充电标准，1.1版，4/15/2009(BC1.1)1，弥补了充电常识和电源阐明，最大电源电流可达1.5A。虽然标题为电池充电标准，但该文件几乎没有包括有关充电电池指标的任何信息，只是规则了应该从USB端口吸收多大功率充电。实际充电办法仍然会留给规划人员。

在BC1.1之前，所有USB电源端口在有用工作(即USB术语中的非挂起模式)时，归为低功率(100mA)或大功率(500mA)。任何端口也可以挂起，意味着挨近关闭，但仍可供给2.5mA电流。关于大多数设备，pC、笔记本电脑或供电集线器(供电集线器是一种USB中止盒，运用本身的墙上适配器电源供给总线供电)端口为大功率，除了上行USB主机供给的电源外，不接收其它电源的集线器端口被认为是低功率。刺进设备后，开端答应吸收最大100mA的电流，一起进行枚举并与主机洽谈其电流预算。随后，或许答应吸收高达500mA的电流，或者是坚持在100mA。在USB串行总线标准2.0版的第7.2.1.4部分对此进行了详细规则。

BC1.1的内容超出了USB2.0规则的电源分配，它意义了更多用于充电的电源。重要有三种不同类型的电源：

1.标准下行端口(SDp)这与USB2.0标准意义的端口相同，也是台式机和笔记本电脑常见的典型端口。挂起时，最大负载电流为2.5mA；衔接且非挂起状况下为100mA，可以装备电流为500mA(最大)。设备可运用硬件辨认SDp，USB数据线D+和D-分别经过15kΩ接地，但仍然要枚举，以契合USB标准。虽然现在许多硬件不经枚举即消耗功率，但在USB2.0标准中，从严厉意义上并不合法，违反标准要求。

2.充电下行端口(CDp)BC1.1为pC、笔记本电脑及其它硬件规则了这种较大电流的新式USB口。现在，CDp可供给高达1.5A电流，因为可在枚举之前供给电流，所以有别于USB2.0。刺进CDp的设备可经过操作和监测D+、D-线，然后运用硬件握手辨认CDp(拜见USB电池充电标准第3.2.3部分)。在将数据线转为USB收发之前进行硬件测验，这样就可以在枚举之前检测到CDp(以及开端充电)。

3.专用充电端口(DCp)BC1.1规则了不进行枚举的电源，例如墙上适配器电源和轿车适配器，不要数字通信即可发动充电。DCp可供给高达1.5A电流，经过短路D+和D-进行辨认，然后可以规划DCp墙上适配器电源，选用USBmini或微型插孔，而非圆形插头或克己衔接器的固定安装线。这样的适配器可选用任意USB电缆(装备正确插头)进行充电。

USB电池充电标准，1.1版，4/15/2009中对这些接口类型进行了详细规则。

电源类型检测

关于衔接到任意USB插孔并运用该电源工作或为电池充电的设备，要了解吸收多大的电流适宜。假设从只能供给500mA的电源企图吸收1A电流，这种办法并不稳当。USB接口出现过载时很或许导致关断、焚毁保险丝或触发自恢复保险丝动作。即使具有自恢复保护，也只能在拔出设备并从头衔接后才能从头发动。在保护办法不谨慎的接口规划中，接口过载会形成整个体系复位。

便携规划可以挑选适当办法办理接口检测，可以兼容于BC1.1、只兼容USB2.0或根本不兼容。假设完全兼容于BC1.1，则有必要可以检测所有类型的USB电源并约束其电流，包括合法的USB1和2.0接口。假设兼容2.0，将在枚举后从SDp充电，但或许不能辨认CDp和DCp。若不能辨认CDp，它仍然可以充电并坚持兼容，但只能在枚举后进行，与SDp方式相同。其它部分兼容和不兼容标准的充电办法将在随后讨论。

器材可运用本身软件检测接口，或选用独立于体系资源、经过USBD+和D-数据线之间的互动进行检测的接口IC。这些功用规划的区分详细取决于体系架构。例如，现已选用微操控器或专用IC办理电源的设备，或许更倾向于运用IC进行端口检测和电流挑选。因为这些设备可以经过USB衔接主机并进行通信，可根据枚举和装备结果挑选充电。这些挑选可以由运用处理器操控，或者是由担任电源办理及其它体系功用的独立微操控器操控。体系检测端口类型、枚举，并向充电器发送相应指令。充电器担任处理充电的硬件和安全事项，具有内置门限，使体系不会危害电池(图1)。

图1.无枚举充电器。USB收发器和微处理器处理USB枚举，然后微操控器将电池充电器设置在正确的参数

不同的设备规划或许不经过USB通信，或不希望专用体系软件办理USB充电，而仅仅是选用USB端口供电。这种方式避免了规划复杂性，或者无需忧虑软件故障所形成的充电失效。因为体系不进行枚举，最好的充电挑选是自枚举充电器IC。充电器担任端口检测并挑选适宜的USB负载电流门限，无需体系介入(图2)。

图2.自枚举充电器直接衔接至USB数据线，使得简略体系可以完全运用USB充电，无需占用USB收发器或微处理器资源。

USB衔接术语

这里，我们有必要介绍一下部分USB术语，包括刺进、衔接、枚举和装备。

刺进：刺进USB电缆的物理进程。

衔接：设备将1.5kΩ上拉电阻衔接至D+或D-数据线时(刚刺进)。

枚举：设备和主机之间交流初始数据，辨认设备类型。

装备：设置设备参数。

在USB2.0中，设备进行枚举和装备期间要了解USB端口可源出多大电流。枚举和装备要设备与主机之间进行数字通信。BC1.1扩展了USB标准，除USB2.0选项外，BC1.1还答应运用哑操作确认端口类型，所以，有些端口无需枚举即可充电。

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