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By
Toradex Andrija Stojkovic
欢迎阅读本博文,这里我们将向你介绍在嵌入式系统中锂电池的应用概况。本文是
4 篇系列文章的第三篇。
当下 USB 充电设备随处可见。如果你的嵌入式设备可以通过现有的充电头或者类似的配件来充电,那将变得非常有用。不是吗?USB
充电不仅仅是市场需求,这更是广为大众接受的。为嵌入式系统设计
USB 充电功能远比单纯的使用它来的复杂。由于不同的标准存在,很难简单地概览这种技术。所有最新地标准必须向下兼容,这会更加复杂。
USB 最初地出现并不是为了充电。根据电池充电
BC 规定,需要达到 5V 7.5W
的输出。在较新的功率传输标准中,电池还需要能够为笔记本和显示器提供
100W 的供电输出,电压也需要提升至
20V。
我们首先来看一下 BC 1.2 标准。其中有不同的 USB 电源状态和接口定义,例如
Charging Downstream Port (CDP)、Dedicated
Charging Port (DCP) 和
Standard Downstream Port (SDP)。系统层面的问题是,我们的应用是否需要通过
USB 接口传输数据。下一个问题是,我们是否想使用墙充充电头、电脑上一般的
USB 接口或者专门的充电接口对设备充电。Dedicated
Charging Port 无法传输数据,并提供最高
1.5A 的充电电流。Standard
Downstream Port 定义了三个级别的电流,休眠模式
2.5 mA,正常连接
100 mA 以及高电流模式
500 mA。这需要正确的枚举。所有的接口都可以通过充电电路识别。因此,需要使用芯片方案来支持所有这些模式。这些接口在硬件电路上也各不相同。例如,DCP
的数据接口 (D+/D-)
通过较小的电阻(<200
Ohm))短接。其他接口在数据引脚上有下拉电阻,并且
CDP 需要一个智能切换电路实现数据通讯和大电流充电。
USB 接口 |
缩写 |
枚举 |
应用案例 |
Dedicated Charging Port |
DCP |
NO |
USB 墙充充电头 |
Standard Downstream Port |
SDP |
YES |
电脑上一般的 USB 接口 |
Charging Downstream Port |
CDP |
YES |
电脑上大电流充电 USB 接口,带有闪电标志 |
如果我们想要使用 USB 充电功能,对于实际的嵌入式系统这又意味着什么呢?我们的充电方案需要能够识别
USB 充电器。根据功率传输协议,输入电压可以设定为
5V 到 20V 之间。这会使寻找合适的方案变得困难。有几种可用的方案,如使用分离的降压和升压转换器,或者降压-升压组合的充电方式,这有点类似于
H 桥设计。于是就进入了我们本系列博文的最后篇章,届时我将介绍在我们的 Colibri iMX7 计算机模块上使用锂电池的嵌入式方案。对于新的设计,我建议使用
USB type C 线缆。但是接下来我还是会讨论使用
micro-USB 接口老的
BC1.2 标准。我希望通过这部分内容能够使您知道,USB
不仅仅是将线缆插入连接器而已。对于第一次使用
USB 充电,您还需要做更多的了解。