El principio de trabajo del cargador USB incluye principalmente el protocolo de comunicación USB-PD y la estrategia de carga de las baterías de iones de litio.
El protocolo de comunicación USB-PD utiliza la señal FSK acoplada a AC en VBUS para la comunicación medio-dúplex para realizar el proceso de carga del teléfono móvil y el cargador. Cuando el cable está conectado, la comunicación SOP del protocolo USB-PD se lleva a cabo en la línea CC (canal de configuración de comunicación de interfaz Tipo-C) para seleccionar la especificación de transmisión de potencia. El extremo del sumidero pide al final de origen los parámetros de configuración de potencia que se pueden proporcionar (como 5V, 9V, 12V, etc.). El proceso de comunicación incluye:
El extremo del sumidero inicia el SOP (segmento inicial) para solicitar la información de especificación que el final de origen puede proporcionar.
El final de origen responde con una lista de especificaciones que se pueden proporcionar.
El extremo del fregadero selecciona un par de voltaje y corriente y envía una solicitud.
El adaptador de extremo de origen acepta la solicitud después de la decodificación interna y la conversión, ajusta la salida del adaptador y logra un voltaje y corriente de carga estable.
La estrategia de carga de las baterías de iones de litio requiere atención especial. Los métodos de carga incorrectos acortarán la duración de la batería e incluso causarán problemas de seguridad. El proceso de carga generalmente incluye una fase de precarga y una fase de carga rápida:
Fase de carga: cuando el voltaje de la batería está por debajo de un cierto umbral, la corriente de carga debe ser muy pequeña, de modo que la batería pueda aceptar la carga de alta corriente y liberar el estado de protección de subvoltaje del circuito de protección de la batería.
Fase de carga rápida: Cuando el voltaje de la batería excede el umbral de precarga de precarga, el cargador ingresa al modo de corriente constante (CC) y proporciona corriente a la batería de acuerdo con una corriente constante predefinida, generalmente entre 0. 5C y 1C. Cuando el voltaje de la batería alcanza el voltaje nominal, el cargador cambia al modo de voltaje constante (CV), y la corriente de carga disminuye gradualmente para evitar sobrecargar.
El diseño de un cargador USB debe considerar muchos factores, que incluyen costo, tamaño, peso, tiempo de carga y presupuesto de energía. Después de que un dispositivo USB se conecte a un puerto USB, el dispositivo puede ingresar un estado de trabajo completamente lo más rápido posible. Al mismo tiempo, el tiempo de carga de la batería y el presupuesto de energía permitidos también son consideraciones importantes durante el diseño.
