适应 USB 电流消耗限制的解决方案?

电器工程 USB 场效应管 充电器 限流
2022-01-06 06:10:29

总结:我正在设置一个 USB 供电的锂离子充电电路,当然想根据情况提取最大充电电流——但也想确保我在电流消耗方面不违反 USB 规范。虽然我已经能够单独满足一个/两个 USB 条件,但我在想一个聪明的方法来满足所有这些条件时遇到了一些麻烦。这是正在发生的事情......

与我的特定情况相关的四个 USB 规范规则(三个关于电流消耗最大值,一个关于浪涌电流限制)如下:(注意:我在此图中显示了不同的时间阶段:)

规则

好消息是...

我碰巧正在使用 FTDI USB-UART IC,FT232R数据表),它负责枚举,并且还具有指示枚举状态和挂起状态的输出,这对于设置何时绘制什么水平的电流很有用。

同样有用的是我正在使用锂离子充电器 IC,MCP73871数据表),它具有 ChargeEnable 引脚,以及允许设置充电电流限制的 Prog2 引脚和 Prog1 引脚。

上述两种 IC 的这些有用引脚的功能总结在我下面的(粗略)尝试布局中。它尚未完成,如某些连接处的问号所示:

我的布局

我的布局

电流消耗规格

最后,这是两个 IC 的情境电流消耗规格。当然,这些电流消耗也必须计入 USB 电源的 0.5 / 100 / 500 mA 电流消耗限制: 当前抽奖

问题:似乎有一个解决方案可以调整我的布局以同时满足所有四个规则/条件,但我没有看到它;有任何想法吗?

正如您之前在我的布局中看到的那样,我为软启动问题设置了一个未连接的电路(MOSFET 上的 RC 组合);我在 PROG1 引脚上有限制设置电阻,它可能用作分压器的一部分,以部分解决 500mA 与 100mA 与 0.5mA 的问题(部分基于本应用笔记中 FTDI 的策略)。但这是我所能达到的。

2个回答

“MCP73871 器件特别遵守 USB 规范规定的电流消耗限制。” -MCP73871

你不需要电流限制任何东西。您的 MOSFET 解决方案仅对因容性负载引起的电流限制浪涌有用,但您的 VDD 引脚不是容性的,一旦它已经开启,该电路也不会限制。您需要做的就是弄清楚如何使用#PWREN 和#SLEEP 来切换不同的电阻值。剩下的工作由 MCP73871 完成。

  1. 只需将#SLEEP 挂接到#CE 即可处理“待机”。
  2. 在#PWREN 和#PROG2 之间添加一个反相器,但确保浮动输入默认反相器输出为低电平。
  3. 在#PROG1 上放置一个 2.2k 下拉

注意:确保您有 R1,因为#PWREN 将驱动为高电平,您需要限制流入 NPN 的电流。

在此处输入图像描述

也许重置控制器在这里会很有用;将其输出连接到 RC 网络以进行启动。然后采取 SLEEP,将其反转,并与复位信号一起,并将其馈送到 CE。对于 PWREN,创建一个大约 1.5V 左右的分压器。将其通过一个针对 1V 的反相比较器,并将其馈送到 PROG2。