锂电池知识

电池知识

锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源

不要让USB电压下降减慢充电器的速度

2021-03-06 ryder

诸如手机和平板电脑等便携式设备能够实现比往日更快的充电速度。要获得快速的充电时间,充电器件上的电压非得保持在适当的水平上。倘若不这样的话,充电器有可能将充电电流减少到较低(不过依然是可以接受的)电平,最终延长了总体充电时间。充电电缆上的电压下降会导致电压不足。我们看一看这会对通用串行总线(USB)电缆造成什么影响,以及要怎么样应对可能出现的问题。


一个常见的USB电缆接口接触电阻约莫为30mΩ。由于有4个触点(电缆每端两个),这表示总电阻为0.12Ω。假定每条电源线的长度为1m,并且使用的是一条标准24AWG线缆,那么总的线缆电阻为0.166Ω。预计的电缆和触点总电阻为0.286Ω。倘若5V转换器被设计用来供应一个最大值为2.1A的输出电流,那么电缆上的预期压降将为0.6V。关于5.0V的固定转换器电压,电缆末端上的电压将下降到4.4V。关于USB设备来说,这个电压值为较低的电压限值,高电流负载出现潜在问题的原由显而易见。使用更重的USB电缆会有所帮助,而超长USB电缆,使用较小线规线缆,将会使充电率低于最大值。非得采取某些措施来进一步新增充电电流。


一个常见的处理办法就是尽可能地将典型值为5.0V的无负载输出设定电压提高到5.15V至5.20V(关于USB3.0来说,最大值为5.25V)。这个处理办法在最大2.1A电流时供应足够(虽然仍然为最小值)净空。而关于更高的负载电流,这个办法很快就会难以支撑。


另外一个办法使用的是诸如TpS2511的专用充电端口控制器。这个器件监视USB数据线路,并且将正确的电气签名自动供应给充电兼容器件;它还具有一个电流限制功能。它的电流感测(/CS)引脚在输出电流为限流阀值电阻器所设定的最大电流的一半时下拉为低电平。如图1所示,将这个引脚通过一个电阻器与5V电源的反馈电阻器相连(请见TpS2511数据表中的图33)将新增输出电压。这就将电压下降减少了约莫50%。设计示例请参见双端口汽车USB充电器参考设计。


图1:电流感测新增在负载为50%时提高输出电压,以应对电压下降


图2中的方框图具体给出了一个线性新增转换器输出电压,以补偿电缆损耗,并且保持电缆末端电压恒定的办法。这个处理办法新增了一个感测电阻器来监视输出电流。一个差分放大器新增感测电阻器上的电压,并且使用这个电压来将一个电流注入到控制器的反馈(FB)引脚内。


图2:电流感测继续调整反馈,以便在负载上保持一个稳定电压

声明: 本站所发布文章部分图片和内容自于互联网,如有侵权请联系删除

用手机扫描二维码关闭
二维码