저전력 전자 제품(주로 배터리 구동 제품)의 전원으로서 USB는 점점 더 많은 애플리케이션 기회를 제공하며 유비쿼터스 USB는 충전기 설계에 더 많은 기회와 더 큰 과제를 제공합니다. 이 기사에서는 배터리 충전기와 USB 전원 공급 장치 간의 간단한 연결을 소개하고 USB 전원 버스의 특성과 관련 기술, 충전 방법, NiMH 및 Li+ 배터리의 종료 충전 방법을 자세히 설명하고, USB 전원 공급 장치의 완전한 예를 제공합니다. USB 포트를 통해 NiMH 지능형 배터리 충전.
USB(범용 직렬 버스) 포트는 전원과 접지가 있는 양방향 데이터 포트입니다. USB는 외부 드라이브, 저장 장치, 키보드, 마우스, 무선 인터페이스, 카메라 및 카메라, MP3 플레이어, 수많은 전자 장치를 포함한 모든 유형의 주변 장치를 연결할 수 있습니다. 이러한 장치 중 다수는 배터리로 구동되며 일부 장치에는 배터리가 내장되어 있습니다. 배터리 충전 설계에 있어서 널리 사용되는 USB는 기회와 도전을 동시에 가져옵니다. 이 기사에서는 USB 전원 공급 장치와 간단한 배터리 충전기를 연결하는 방법을 설명합니다. 이 기사에서는 전압, 전류 제한, 서지 전류, 커넥터 및 케이블 연결 문제를 포함한 USB 전원 버스의 특성을 다룹니다. 니켈수소전지(NiMH)와 리튬전지 기술, 충전방식, 충전종료 기술도 소개한다. USB 포트를 통해 NiMH 배터리를 지능적으로 충전할 수 있도록 완전한 예제 회로가 제공되며 충전 데이터도 제공됩니다.
USB 기능
USB 버스는 저전력 전자 장치에 전원을 공급할 수 있습니다. 버스 전원 공급 장치는 전력망과 분리되어 있어 안정성이 좋습니다. 그러나 사용 가능한 전류는 제한되어 있으며 부하와 호스트 또는 전원 공급 장치 간의 잠재적인 상호 운용성 문제가 있습니다.
배터리 충전 요구 사항
1, 단일 셀 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리
요즘 리튬 배터리를 최대 정격 용량까지 충전할 때 전압은 일반적으로 4.1V에서 4.2V 사이입니다. 현재 시중에 나와 있는 최신 및 대용량 배터리의 전압 범위는 4.3V~4.4V입니다. 일반적인 각형 리튬 이온(Li+) 및 리튬 폴리머(Li Poly) 배터리의 용량 범위는 600mAh~1400mAh입니다.
Li+ 및 Li Poly 배터리의 경우 선호되는 충전 곡선은 정전류 충전에서 시작하여 배터리 전압이 정격 전압에 도달할 때까지 계속하는 것입니다. 그런 다음 충전기는 배터리 양쪽 끝의 전압을 조정합니다. 이 두 가지 조정 방법은 정전류(CC) 및 정전압(CV) 충전 방법을 구성합니다. 따라서 이러한 유형의 충전기를 일반적으로 CCCV 충전기라고 합니다. CCCV 충전기가 CV 모드로 전환되면 배터리의 충전 전류가 감소하기 시작합니다. 0.5C~1.5C의 일반적인 충전 속도를 사용하여 충전하는 경우 배터리가 전체 용량의 80%~90%에 도달하면 충전기는 CC 모드에서 CV 모드로 전환됩니다. 충전기가 CV 충전 모드로 들어가면 배터리 전류를 모니터링합니다. 전류가 최소 임계값(몇 밀리암페어 또는 수십 밀리암페어)에 도달하면 충전기는 충전을 종료합니다. 리튬 배터리의 일반적인 충전 곡선이 그림에 나와 있습니다.
USB 전압 강하 표시를 보면 포트 전원 허브의 다운스트림 저전력 포트 전압에 마진이 충분하지 않아 배터리를 4.2V까지 충전하기 어려운 것을 알 수 있습니다. 충전 경로에 약간의 추가 저항이 있으면 정상적인 충전이 방해될 수 있습니다. Li+ 및 Li Poly 배터리는 적절한 온도에서 충전해야 합니다.
제조업체가 권장하는 최대 충전 온도는 일반적으로+45 ° C와+55 ° C이며, 최대 허용 배출 온도는 약 10 ° C만큼 증가시킬 수 있습니다.이 배터리에 사용 된 재료는 매우 활성화 된 화학적 특성을 가지며 배터리 온도가+70 ° C를 초과하면 연소가 발생합니다. 리튬 배터리 충전기에는 배터리 온도를 모니터링하는 열 셧다운 회로가 있어야합니다. 배터리 온도가 제조업체의 권장 최대 충전 온도를 초과하면 충전이 종료됩니다.
2、니켈 수소 배터리(NiMH)
NiMH 배터리는 리튬 배터리보다 무겁고 에너지 밀도가 낮습니다. NiMH 배터리는 항상 리튬 배터리보다 저렴했지만 최근에는 둘 사이의 가격 차이가 줄어들고 있습니다. NiMH 배터리는 표준 크기를 가지며 대부분의 응용 분야에서 알카라인 배터리를 직접 대체할 수 있습니다. 각 배터리의 공칭 전압은 1.2V이며, 완전히 충전되면 1.5V에 도달합니다.
일정한 전류 소스는 일반적으로 NIMH 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. 완전히 하전 된 상태에 도달하면 발열 화학 반응이 발생하여 배터리 온도가 증가하고 배터리 터미널 전압이 감소합니다. 배터리의 온도 상승 속도 또는 음의 전압 변화를 감지하고 충전을 종료하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 충전 종료 방법은 DT/DT 및 -라고합니다 δ V. 충전 속도가 매우 낮을 때 DT/DT 및 - δ V는 분명하지 않고 정확하게 감지하기가 어렵습니다. 배터리가 과하의 상태로 들어가기 시작하면 DT/DT 및 - δ V 응답이 표시되기 시작합니다. 현재 계속 충전하면 배터리가 손상됩니다.
충전 속도가 충전 속도가 낮을 때보다 C/3보다 큰 경우 종료 감지가 훨씬 쉽습니다. 온도 상승 속도는 약 1 ° C/분 -입니다 δ V 응답은 또한 낮은 충전 속도보다 더 두드러집니다. 빠른 충전이 완료되면 배터리를 완전히 충전하기 위해 (충전을 위해) 배터리를 완전히 충전하기 위해 배터리를 일정 기간 동안 배터리를 충전하는 것이 좋습니다. 보충 충전 단계가 완료된 후, C/20 또는 C/30의 트리플 충전 전류는 자체 방전 효과를 보상하고 배터리를 완전히 충전 된 상태로 유지하는 데 사용됩니다. 그림 3은 DS2712 NIMH 충전기로 충전 된 NIMH 배터리의 배터리 전압 곡선을 보여줍니다. 이 그림에서, 충전 전류가 배터리로 흐르면 상단 곡선의 데이터가 얻어지고, 하부 곡선의 데이터는 전류가 차단 될 때 측정됩니다. DS2712 에서이 전압 차이는 NIMH 배터리와 알칼리 배터리를 구별하는 데 사용됩니다. 알칼리 배터리가 감지되면 DS2712는 충전되지 않습니다.
요약
소형 가전제품의 배터리 충전을 위한 USB 포트는 경제적이고 실용적인 전원입니다. USB 2.0 사양을 완전히 준수하려면 USB 포트에 연결된 로드가 호스트와 양방향으로 통신할 수 있어야 합니다. 부하는 또한 저전력 소비 모드와 호스트가 포트에서 큰 전류를 끌어올 시기를 결정하는 수단을 포함한 전력 관리 요구 사항을 준수해야 합니다. 부분적으로 호환되는 시스템은 대부분의 USB 호스트를 수용할 수 있지만 때로는 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다. USB 사양 요구 사항과 로드 예상을 잘 이해해야만 사양 호환성과 로드 복잡성 간의 적절한 균형을 이룰 수 있습니다.
후 시간 : 2023 - 12 - 28 17:22:28
