USB充电

2024-05-15

USB充电（精选五篇）

USB充电篇1

现在,随着第6代英特尔酷睿处理器的发布,新一代超级本、平板电脑、二合一本及外部设备都准备搭上USB-C充电的快车。然而,采用USB-C充电要求从根本上改变现有输电架构,向系统设计工程师提出了新的挑战。

传统计算设备供电方法

通过USB-A/B端口给电子设备充电的方法广泛应用于低功率应用,如智能手机和平板电脑。传统USB-A/B端口能够提供5V电源电压,最大电流为2A。但该功率水平不足以为高功率设备充电,此类设备通常使用额定功率为几十瓦的AC(交流)电源适配器进行充电。

目前典型的计算设备电源架构如图1所示。其中包括一个AC电源适配器,用于将AC电压转换为DC(直流)电压,并使用20V电压为主电子设备充电,在本例中主电子设备为超极本电脑。超极本可使用从1单元电池到4单元电池的不同电池组。从放电状态到充满状态,每个锂离子电池的典型工作电压范围为2.5V~4.3V。因此,超级本的电池电压范围为2.5V~17.2V。

在使用20V DC电源适配器的情况下,电池充电器会使用所谓的降压拓扑将20V DC步降至电池充电电压。超极本的5V USB-A/B端口能够为USB外设充电,如智能手机或平板电脑。为在USB-A/B端口中产生5V电压,超极本使用类似的降压拓扑从其内部2、3或4单元电池组产生5V USB电源轨,或者在具有1单元电池组情况下使用升压拓扑。

转向支持大功率充电的USB-C方案

USB-C正在改变电子设备的充电方式。它是一种可连接任何设备的标准接口。除数据传输外,USB-C还支持以较大电流进行双向输电。在默认5V电压情况下,USB-C端口能够与插入设备“协商”,并在双方商定的电流水平下,将端口电压升高到12V、20V或另一种双方商定的电压。USB-C端口能够提供的最大功率为100W(20V×5A),这为一台电脑充电绰绰有余了,更何况大多数15英寸超极本只需要约60W功率。因此,不难理解为何电子设备制造商纷纷为其下一代产品配备USB-C端口,其中苹果公司抢先在2015年推出的Mac Book上采用了该技术。

通过转向USB-C充电,传统电源架构也需要随着移动系统制造商转向USB-C端口而改变。图2显示了USB-C端口如何能够连接任意设备。电压范围为5V~20V的USB-C电源适配器能够为主电子设备充电,如使用1、2、3或4单元电池组的超极本。这些主电子设备还能为外部电子设备充电,如平板电脑、智能手机、移动电源等。

不同的USB-C电池充电方案

新输电架构的独特挑战是如何使用5V~20V电源适配器为2.5V~17.2V电池充电,这是因为不存在明确的“输入至输出”和“输出至输入”的关系,前一情况下需要降压拓扑,后一情况下需要升压拓扑。

图3显示了一种基于预升压概念的方案。该方案将USB电源适配器的电压升高至大于最大USB适配器电压的水平,如25V,然后使用降压充电器为电池充电。该方案需要一个额外的升压转换器,这会增加解决方案的成本和尺寸,并由于在预升压级额外损耗功率而降低总体效率。

图4显示了一种基于降压充电器或升压充电器概念的方案。该方案从USB电源适配器获得电压,并根据输入/输出电压关系使用降压充电器或升压充电器。虽然该方案消除了预升压方案的额外功率损耗,但其仍然需要一个额外的升压充电器,这也会增加解决方案尺寸和成本。

图5所示为升压-降压拓扑方案。升压-降压拓扑能够在存在“输入至输出”关系时,在降压模式下工作,在存在“输出至输入”关系时,在升压模式下工作,或者在存在双向“输入≈输出”关系时,在升压-降压模式下工作。这种灵活性有助于实现具有最小解决方案尺寸和最佳总体效率的更佳设计。这种方案可满足系统设计工程师的要求。

市场上首款USB-C升压-降压电池充电解决方案是Intersil ISL9237。图6显示了ISL9237升压-降压充电器的拓扑。该器件由四个开关FET、一个电感以及电池连接FET(BEFT)组成。四个开关FET分成两组:正向降压端口和正向升压端口。通过运行其中任一端口,该拓扑可在正向降压模式或正向升压模式下工作,为电池充电。另外,它还能在反向降压模式下工作,通过USB端口为外部电子设备供电,例如平板电脑、智能手机或能够为任何设备充电的新兴便携式移动电源。

ISL9237提供了丰富的功能特性,并且是一种能够与SMBus主机通信的SMBus充电器。它符合USB 3.1规范和最新的英特尔IMVP8 PROCHOT#和PSYS要求,具备针对电池压降、适配器过流、电池过流及过热的保护功能。ISL9237提供两级适配器电流限制功能,完全支持对电流限值和持续时间进行编程,以利用适配器的浪涌电流承受能力。另外它还支持外部移动电源及任何旅行电源适配器,包括那些未公布其电流处理能力的产品。

结论

由于ISL9237 USB-C升压-降压电池充电器的出现,移动PC系统和其他便携式设备现在能够采用基于可反转USB Type-C连接器的最佳双向输电技术。USB-C简化了计算机和外部电子设备双向传输电力与数据的方式。USB-C生态系统正在迎来一个全新的未来,到时任何设备只需一根细小的线缆即可实现传输数据和供电。

摘要：本文分析了传统PC电源架构,描述了随着可反转USB Type-CTM线缆连接器的USB-C输电的广泛应用,PC电源架构将发生较大的变化。通过探讨不同的电池充电方法,解释了USB-C升压-降压充电拓扑如何才能提供设计工程师要求的灵活性、高效率和小解决方案尺寸。

USB充电篇2

该电路的充电电流有100mA(图中开关SB断开时)、500mA(图中开关S闭合时)两挡可供选择。电路允许的MAX1811的第1脚按图连接时，最高充电电压为4.2V；第1脚与电源负端连接时，最高充电电压为4.1V。一旦达到最高充电电压时，充电电流就急剧减少，并维持最高充电电压不变。图中，VD1作为电源指示，VD2作为充电指示，灯亮表示正在充电，灯灭表示充电结束。

点击查看:MAX1811中文资料

多口USB充电器导购篇3

奥睿科（ORICO） DUB-10P充电器

奥睿科DUB-10P充电器拥有10个充电接口，材料上采用了高强度耐高温ABS防火材质，具备过流保护、过压保护、短路保护，为我们提供了一个安全的充电环境。它兼容所有DC5V USB充电设备，单口支持2.4A输出，配备96W高规充电模块，能确保多台手机平板高负荷工作。其智能侦测IC芯片所提供的智能充电变流技术，可以识别所连接设备的型号，自动匹配最佳电流，达到最佳的充电效果，既保护了移动设备，又能同比缩短充电时间。500mA～2.4A之间的设备最适用，是非常理想的手机、平板、移动电源的充电器。当然这款充电器除10口外，还有其他不同的型号，如果有哪个“戳中”了你的预算，那么不要犹豫哦。

Anker 36W高效4口USB充电器

此价位的多口USB充电器一般多为4个～5个接口，在此向大家推荐Anker 36W高效5口USB充电器，它配有5个充电接口，有输入输出的过压保护、过流保护以及短路保护。最大功率为40W，可以同时充5部手机、3部平板2部手机。它的最大特色是PowerIQ技术，和市面上普通的安卓信号USB接口给iPad充电的时间相比，它能够极大地缩短充电时间，其容性相当不错。它具有世界通用电压100V～240V，出国携带也能使用，适合旅行人士。

QIC DS5U-8A万能充电器

QIC 5口USB智能电器，自带的Super Charge充电技术可以自动识别设备类型并适配最佳电流，让设备快速充电。它具有40W功率，可同时充5部手机、2部平板 3部手机，体积小巧便携。

路可（LOCA）万能通用电源适配器

路可万能通用电源适配器整体构造非常小巧轻便，机身全身采用了类似钢琴烤漆的喷涂工艺，机身底部四个USB充电接口从左至右分别是5V/2A（Pad）、5V/1A（Phone）、5V/1A（Phone）以及5V/0.5A（Pod）接口，并且每个USB接口都为恒流电量输出。用户可以根据自己手中产品可接受的范围选择使用。机器背部还设计了一整块背夹，强度适中，可以方便用户将充电器夹在桌面上。当然，你还可以把背夹当成集线器来使用。

羽博701多口充电器

它拥有4个USB接口，具有智能充电技术，可以为设备匹配最佳电流，既保护了数码设备又带来了安全保障。采用100V～240V宽电压输入和全波整流、高频滤波输出，可以在多个国家使用，海外出差旅游带上它都很实用。

爱家（AIKa）牛X LOVE版

其造型可爱、颜色靓丽，体积大小跟iPhone 5s相近，很适合女孩子们使用。它拥有4个USB接口，两个1A输出口可以为苹果三星等手机设备充电，两个2.1A输出口适合平板电脑。还有很多4口充电器都是这种设计哦。本款产品带有充电检测，可以动态匹配所需电流，从而达到最佳充电效果，也可以保护充电设备的电池寿命。

USB充电篇4

USB-C正在升温。2015年4月, 苹果推出了具有USB-C接口的12寸的MacBook, 与之前的电脑不一样的地方在于只有一个接口, 就可以实现USB接口的所有功能, 这就是USB-C接口。除此之外, USB-C接口还有很多新的功能, 例如快充、轻薄短小, 这使得苹果的12寸MacBook比前代产品轻薄更多。Intel在2015年9月1日发布Skylake第6代酷睿处理器, 其所注重的也是能够让电子设备更轻薄、更快唤醒和更长电池续航时间, 在此互动之下, 超极本、平板电脑、移动电源等越来越多的电子产品开始采用USB-C连接器。

这时, 传统的降压充电方法不灵了, 需要“升压-降压”充电。为此, Intersil不久前推出业内首款支持双向输电的单芯片ISL9237。Intersil市场营销与应用总监魏佳分析道, 从传统的A/B接口变成新的USB-C接口时, 在电源管理上会有很大改变。现在的电子设备通常会有两大类, 一类是电池由好几节串起来的, 典型的产品诸如笔记本电脑, 其电池可能是两节、三节甚至四节, 但通常都是锂电池串起来。因为一节电池充满的时候, 电压通常会在4.3V, 为了给所有电池充电, 通常笔记本电脑的电源是20V DC, 因此DC电源的电压永远比电池电压高, 那么在进行充电时, 只需要使用一种降压技术就可以充电, 在电路上, 一种降压技术就可以来达到此目的。

对于手机及绝大多数平板电脑等功率较低的电子设备, 它们都是用一节锂电池, 一节锂电池的最高电压只有4.3V, 其非常适合传统的USB A和B这两种充电方法。因为USB口的电压是5V, 5V高于4.3V。所以用降压充电的方法就可以实现了。

综上所述, 两类不同的产品——多节电池和一节电池的产品, 从电池充电的技术上来看, 本质上没有任何区别, 都是降压充电, 即Buck电路就可以实现。

但是随着新的USB-C接口的出现, 情况不同了。USB-C的目的是为了达到一个接口可以连接所有电子产品。这意味着所有的笔记本电脑和手机、平板电脑, 全部采用USB-C接口, 那么USB-C接口就可能有各种各样的电压, 因此USB-C的电压不再是一个传统的5V, 它因为要向前兼容, 所以它一定有5V, USB-C同时可以把电压调节到最高到20V和5A, 即100W的能力。如图1, 右侧部分, 左边的电源是用来充电的电压, 它是5V~20V。右边是被充的电池电压, 也有多种可能性电压。换句话, 已经不存在一个固定的电源电压高于电池电压这种关系。这很麻烦, 因为先前的市场没有一个能够升压-降压的充电器。需要新的解决方案。

为此, 为Intel处理器配电的Intersil公司近日推出了ISL9237芯片, 魏佳称其堪称业内第一款给大众客户使用的USB-C充电方案, 电压输入范围3.2~23.4V。“Intersil的单芯片窄范围VDC (NVDC) 电池充电器解决方案和竞争对手相比, 可减少一个升压器IC和电感, 帮助客户节省物料成本多达40%。”另外, ISL9237利用Intersil的R3调制专利技术, 实现无噪声运行、高的轻负载效率和超快瞬态响应, 以延长电池续航时间。

解决嗡嗡声的调制技术

Intersil有一个王牌的专利技术——R3开关电源调制技术, 这次也应用于升/降压充电过程中。R3是Intersil大约十年前开发出来的, 最早应用在给Intel CPU和AMD CPU供电中。这种调制技术的重要特点是瞬态响应较好, 轻负载效率较高, 可以延长电池续航时间。但是在现在这个升降压领域内, 有个更重要的指标, 大家更关注的是被称为Acoustic Noise声噪问题。这种声音就是你拿个电子设备在耳朵边, 能听到嗡嗡声, 像小蚊子哼一样, 它的产生是因为在传送能量的过程之中, 由瓷片电容引起的, 瓷片电容有电流进出的时候, 会引发机械震动, 这种机械的震动如果正好是在音频20 kHz以下, 人耳能够听见。但是过去这是一件小事, 因为电子设备通常有风扇, 可能把这个声音湮没掉, 但是现在的产品很多是无风扇的, 所以这个声音引起了重视。Intersil的R3解决了此问题, “应该说在电池充电领域里, 我们可能是唯一一家能够提供这种技术的厂商。”魏佳说, “其他做电池充电技术的厂商, 可能都遇到这个问题。解决起来很麻烦, 不得不采用很多增加产品成本的方法来解决它。”

具体地, 引起嗡嗡声的是开关电源, 开关电源通常开关频率比较高, 经常是1MHz或几百k Hz的频率, 这样的频率, 我们的耳朵是听不见的。但是现在因为大家都想电池要续航时间长, 因此电压输出较高的时候, 就要降低开关频率的频率, 问题是在系统负载不是很大的时候, 开关频率会变得很低, 当这个频率低到20 k Hz以下的时候, 人的耳朵就可以听见了。这时候重要的是要保证在每一个开关周期传输的能量尽量小。因为人耳能听见这个噪声, 每一个开关频率送过来的能量, 最终引发瓷片电容机械振动, 这个能量如果过大, 就会听到。

这就牵扯到R3调制技术。Intersil的做法就是在开关频率降低的时候, 把整个能量的传输均匀地分布到每一个开关周期上去。这样每一个周期里传输的能量就是最小的。

而一家竞争对手的做法是采用Burst Mode (触发模式) 。这种调制的局限会造成噪音问题。因为其方法是连续几个周期打几个Pulse (脉冲) 传能量, 然后歇上一阵子, 再连续打几个Pulse传能量, 再歇一阵子。问题就在于打几个Pulse的时候, 相当于一次性送过去一个较大的能量, 就造成了瓷片电容嗡嗡叫。

当然, 对嗡嗡声也是有解决办法的。最简单的解决办法, 因为瓷片电容有声音, 干脆不用瓷片电容, 用较贵的其他电容代替。还有一种方法是堆上多个其他的不同的电容来做, 但是尺寸又变大了。

快充使USB-C流行起来