全能便攜式電池充電系統(tǒng)保護設(shè)備方案
　　移動設(shè)備正日益成為我們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠?。以智能手機為例，除了簡單的手機呼叫功能外，智能手機現(xiàn)在還具有豐富的特性，能夠支持社交網(wǎng)絡(luò)、Web 瀏覽、消息發(fā)送、游戲以及大型高清屏幕等應(yīng)用。所有這些特性已讓手機成了高功耗設(shè)備。電池容量和能量密度得到了顯著提升，以滿足更高的電源需求。充電 10 分鐘即可為設(shè)備供電一天，而充電一小時即可獲得 80% 的電量，這已成了高端用戶體驗的趨勢。如果將快速充電要求和大型電池容量結(jié)合在一起考慮，便攜式設(shè)備的充電電流可以達到 4A 甚至更高。這種對大功率的需求給電池供電系統(tǒng)設(shè)計帶來了許多新的挑戰(zhàn)。 　　本實用新型提出一種便攜式系統(tǒng)鋰電池充電保護電路，包括充電電源、WS3206芯片、處理器以及鋰電池，WS3206芯片的電壓輸入端與充電電源相連，WS3206芯片的電壓輸出端經(jīng)過電流采樣電阻后與鋰電池相連，WS3206芯片的電壓監(jiān)測端經(jīng)過電壓監(jiān)控電阻后與鋰電池相連，處理器與WS3206芯片的信號輸入端相連，且處理器與電流采樣電阻的兩端相連。本實用新型具有輸入電壓過電壓保護、電池過電壓保護、充電電流過電流保護、過溫保護等功能性優(yōu)點。
　　USB 供電
　　便攜式設(shè)備通常使用 5V USB 電源。傳統(tǒng) USB 端口如果使用 USB2.0 規(guī)范，最大輸出電流是 500mA，或若使用 USB3.0，最大輸出電流則為 900mA，這無法滿足便攜式設(shè)備的快速充電要求。USB 適配器（專用充電端口，即 DCP）使用微型 USB 連接頭即可將輸出電流提高到 1.8A。但令人遺憾的是，典型的 5V/2A 電源適配器只能提供 10W 的總功率。如果使用這種電源適配器作為充電器電源，那么電池充電器最多只能提供 2.5A 的充電電流，而這并不足以為 4，000mAh 及更高容量的電池組快速充電。為了提高功率，我們能否繼續(xù)增大 5V 電源適配器的輸出電流？如果我們增加成本且使用專用線纜，理論上是可以的。但是，這種做法會受制于下列因素：
　　? 更高適配器電流（例如 2A 或更高）需要更粗的線纜和專門的 USB 連接頭，這會造成系統(tǒng)解決方案成本上升。此外，出于功率損耗和安全性問題考慮，傳統(tǒng) USB 線纜也不能充分滿足需求。
　　? 根據(jù)線纜長度和粗細(xì)的不同，適配器線纜的典型阻抗在 150 到 300mOhm 不等。高適配器輸出電流會造成整個線纜的壓降增大，進而降低充電器輸入端的有效輸入電壓。當(dāng)充電器輸入電壓接近電池充電電壓時，充電電流會顯著降低，從而延長充電時間。
　　以使用線纜電阻為 180mOhm 的 5V/3A 適配器為例，線纜上的壓降為 540mV。這樣充電器的輸入電壓就是 4.46V。我們假定充電器輸入端到電池組的總電阻為 150mOhm，這包括充電器功率 MOSFET 的導(dǎo)通電阻和電感器的 DC 電阻。即使充電器能夠支持 3A 的電流，但對 4.35V 鋰離子電池充電而言，最大充電電流僅為 730mA。不足 1A 的充電電流顯然不能高到能滿足快速充電的需要。
　　根據(jù)上述分析，必須提高電源輸入電壓，才能提供足夠的電壓避免充電器進入低壓降模式。出于這些制約因素，如果系統(tǒng)要求的功率大于 10W 或 15W，最好使用高電壓適配器，比如 9V 或者 12V。在相同的功率下，高電壓適配器不僅需要較低的輸入電流，而且還具有更大的輸入電壓裕度，可提供電池充滿電的電壓。高電壓適配器唯一的局限性是存在向后兼容性問題。將高電壓適配器插入到用于支持 5V 輸入的便攜式設(shè)備上，如果系統(tǒng)不關(guān)閉（由于過壓保護），設(shè)備也會遭到損壞（由于缺乏足夠的高電壓保護）。
　　由于這些限制性因素的存在，USD 供電適配器等眾多新型混合式高電壓適配器正在涌入市場。這類混合電電壓適配器的共同特性是能夠通過適配器與系統(tǒng)控制器之間的握手來識別系統(tǒng)的電壓需求。該適配器以 5V 為起步輸出來作為默省值。只有在系統(tǒng)確認(rèn)其能支持較高電壓來實現(xiàn)快速充電時，才會將電壓抬升到更高的 9V 或 12V。系統(tǒng)與適配器之間的通信可使用 VBUS 實現(xiàn)，也可借助專門的握手算法或信號來通過 D+ 和 D- 線路實現(xiàn)。這種新型混合、可調(diào)節(jié)電壓適配器不僅也能用作通用電源，同時還支持作為普通電源的傳統(tǒng) 5V 電壓和用于快速充電的高輸入電壓系統(tǒng)。