LinkSwitch系列USB接口手机充电器设计文献综述

 2022-11-25 03:11

1引言

随着手机的普及,手机充电器在人们的生活中占有越来越重要的地位,它对人们的交通和信息传输发挥着举足轻重的作用。针对手机电池的特殊负载,要求手机充电器应具备限流功能,以满足手机电池允许的耐受电流要求;此外,为了延长电池的使用寿命,要求充电器应具有充满自停功能。由于手机充电器要经常携带,因此除了上述要求外,还应该体积小、质量轻、便于携带[1,13-14]

2LinkSwitch-II芯片的功能

LinkSwitch-II是高度集成的单片开关IC系列,用于设计最高输出功率为6.1W的离线式电源。LinkSwitch-II能够提供恒压和恒流(CV/CC)输出调节,而无需使用光耦器或次级反馈电路,非常适合充电器、适配器、辅助电源和LED驱动器应用。由于集成有输出电缆压降补偿(仅LNK61x)、变压器漏感补偿以及外围元件温度漂移补偿功能,因此即使在输出电缆末端也可实现较高的精度。开/关控制可以优化各种负载和线电压条件下的效率,从而使设计轻松满足空载功耗及电源效率要求。

3USB接口手机充电器方案

我国于2007年将手机充电器接口统一为USB接口标准。USB接口的电压为 5V,最大可提供500mA电流[2]。采用该标准后,手机可直接通过计算机的USB接口进行充电[3]。USB是新型的热插拔式接口,除了丰富的数据通讯功能外,电源还可用于给手机充电。在常见的锂离子电池充电方案中,首选的是恒流恒压充电方案[4,15]

3.1USB接口

由于与计算机主电源相互隔离,USB接口可以作为稳定性很好的小功率电压源使用。USB2.0标准规定每单元负载电流的最大值为100mA,任何设备消耗的最大电流不得超过5个单元负载电流。USB接口分为低功率接口(最多提供一个单元负载电流)和高功率接口(最 多可提供5个单元负载电流)[5,8-9]。当设备首次连接到USB接口时,计算机调用一个列举进程来识别设备,以确定设备所需要的负载电流大小。识别过程中,计算机只给设备提供一个单元负载电流;识别完成后,经计算机电源管理软件允许,更大的驱动电流才会输出给高功耗设备。

3.2手机锂电池CCCV充电方案

充电器必须首先检查电池,以便确定对电池进行快速充电是否安全。如果电池电压低于约2.5V,1C的充电就会对电池造成永久性的损伤。此时,充电器以C/10的速率对电池进行涓充,直到其电压上升到规定门限。一旦通过检查,充电器便以恒定电流对电池进行充电。随着电池电压在恒流充电下的上升,充电器持续提供恒定电流直到电池电压到达恒压。当电池到达恒压门限时,实际的充电量接近于其容量的40%到70%。为了充满电池,充电器提供了一个恒定电压,在此充电阶段,充电电流随着时间逐渐减小,恒定电压一直持续到充电电流降低至C/10[6,11,12]

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