0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

USB Type-C PD如何添加到鋰離子電池組

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:上海韜放電子 ? 作者:上海韜放電子 ? 2021-02-12 10:17 ? 次閱讀

C型通用串行總線(USB C型)提供高數(shù)據(jù)傳輸率和可逆連接器,用戶無(wú)需檢查電纜的方向即可插入。Power Delivery(PD)是一種規(guī)范,可通過(guò)USB處理高達(dá)100 W的高功率電平。通過(guò)允許高達(dá)20 V的電壓和高達(dá)5 A的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

USB Type-C PD結(jié)合了兩種技術(shù)-高數(shù)據(jù)傳輸和高功率-使得可以通過(guò)USB連接為設(shè)備快速充電。在USB Type-C PD中,電流可以從一個(gè)設(shè)備流向另一設(shè)備,而電流在電路中沒(méi)有設(shè)定方向,而是完全取決于通過(guò)PD規(guī)范通信的設(shè)備。

USB C型和PD型USB為筆記本電腦,電話,平板電腦等設(shè)備提供了通用的充電解決方案,并且無(wú)需攜帶笨重的電源。本文介紹了將USB Type-C PD添加到鋰離子電池組的解決方案。

雖然一些主要的IC制造商提供解決方案,但很少有提供完整的封裝,而完整的USB-C PD解決方案所需的一切都包含在單個(gè)IC中。

本文介紹了將USB Type-C PD改造為具有完整充電,放電,保護(hù)和測(cè)量功能的現(xiàn)有電池組的各種方法。主要組件及其功能是:

USB-C PD芯片:該芯片與USB-C連接器接口,并通過(guò)USB Type-C連接器連接到外部USB-C PD設(shè)備。它處理與設(shè)備的所有握手和電源協(xié)商,并確定電源級(jí)別。該信息通過(guò)控制信號(hào)或I 2 C通信傳遞到板上的其他芯片。使用的控制線數(shù)隨芯片的不同而不同。

穩(wěn)壓器: 此芯片為USB Type-C VBUS提供所需的電壓,該電壓已由USB Type-C PD芯片協(xié)商確定。電壓可以為5、9、15或20V。根據(jù)電池組的標(biāo)稱電壓,調(diào)節(jié)器的拓?fù)淇梢允墙祲?,升壓或降?升壓。需要選擇與芯片一起使用的功率組件,以處理高達(dá)100 W的功率。某些穩(wěn)壓器將通過(guò)I 2與USB Type-C芯片接口C并提供所需的電壓。其他設(shè)置方式需要提供USB Type-C芯片所需的電源。在需要通過(guò)USB Type-C PD為電池組充電的應(yīng)用中,芯片必須能夠允許雙向電流,并且能夠以恒定電流/恒定電壓(CC / CV)算法調(diào)節(jié)功率以進(jìn)行充電鋰離子電池。

假定電池管理系統(tǒng)(BMS)已在電池組中提供了基本保護(hù)和計(jì)量。

USB Type-C PD芯片

有各種IC可供選擇;它們?cè)趨f(xié)商電壓傳送到穩(wěn)壓器的方式上有所不同。通常,這可以通過(guò)兩種方式完成:

控制信號(hào)

在這種方法中,芯片檢測(cè)并與設(shè)備協(xié)商功率,并通過(guò)控制信號(hào)傳達(dá)協(xié)商的功率水平。協(xié)商的電源可以為5、9、15或20 V (表1)。該芯片還實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出電池組的電源路徑。

所使用的控制信號(hào)的數(shù)量隨芯片而異。對(duì)于提供經(jīng)過(guò)協(xié)商的控制信號(hào)功率的芯片,需要一個(gè)支持的穩(wěn)壓器來(lái)獲取控制信號(hào)的狀態(tài)并生成所需的電壓電平。通常,這可以通過(guò)使用反饋電阻器來(lái)改變輸出電壓的穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)??梢栽赨SB Type-C PD芯片和穩(wěn)壓器之間添加一個(gè)“電阻網(wǎng)絡(luò)” (圖1)。

1.此解決方案使用USB Type-C PD芯片,該芯片通過(guò)控制信號(hào)傳遞協(xié)商電壓

電阻器網(wǎng)絡(luò)的作用是從USB Type-C PD芯片獲取控制信號(hào),并為穩(wěn)壓器的反饋電阻器創(chuàng)建等效電阻。例如,假設(shè)您使用LTM4609降壓-升壓型穩(wěn)壓器作為標(biāo)稱電壓為16 V的電池組中的穩(wěn)壓器。表2列出了電阻網(wǎng)絡(luò)必須為穩(wěn)壓器的反饋電阻生成的電阻值。

賽普拉斯的 CCG2系列和TI的 TPS65987等都是USB Type-C PD芯片,它們產(chǎn)生與協(xié)商的功率相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電壓調(diào)節(jié)器選項(xiàng)范圍廣泛,并且易于測(cè)試和調(diào)試。它確實(shí)具有缺點(diǎn),即具有更多的組件并需要更多的PCB空間。

I 2 C接口

在這種方法中,USB Type-C PD芯片可在I 2 C 上提供經(jīng)過(guò)協(xié)商的輸出電壓。具有I 2 C接口的穩(wěn)壓器可與USB Type-C PD芯片配對(duì)以生成所需的電壓電平(圖2)。 2)。

2.此處,USB Type-C PD芯片通過(guò)I2C通信傳遞協(xié)商電壓

例如,TI的TPS65987D與BQ25703穩(wěn)壓器配對(duì),賽普拉斯的CCG2與ON Semi的 NCP81239穩(wěn)壓器配對(duì)。他們不需要電阻板的優(yōu)勢(shì),這意味著更少的組件和更少的PCB空間。缺點(diǎn)是穩(wěn)壓器的選擇較少,并且測(cè)試和調(diào)試更加困難。

選擇雙向穩(wěn)壓器可以對(duì)電池組進(jìn)行充電和放電。如果找不到適合的應(yīng)用,則可以將單獨(dú)的穩(wěn)壓器用于充電和放電路徑。

通過(guò)USB Type-C PD為電池組充電

要通過(guò)USB Type-C PD為鋰離子電池組充電,所用的電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)能夠以CC / CV算法調(diào)節(jié)功率。理想情況下,USB Type-C PD芯片配置為從連接設(shè)備協(xié)商100 W(20 V,5 A)。這樣可以很大程度地減少包裝的充電時(shí)間。穩(wěn)壓器需要配置為提供等于電池組充電電壓的輸出電壓,這可能涉及對(duì)從電源接收的功率進(jìn)行降壓或升壓。

另外,由于給定電池的充電電流的限制,可能無(wú)法以100 W的功率對(duì)電池組充電。例如,假設(shè)電池組是使用Samsung 18650電池的1S9P組合。電池組的充電電壓為4.2V。要通過(guò)USB Type-C PD以100 W對(duì)電池組充電,調(diào)節(jié)器需要將輸入電壓從20 V降壓至4.2 V,從而將流入電池的電流增加至大約24 A.設(shè)計(jì)人員需要選擇調(diào)節(jié)器及其接口組件,以承載電流。這同樣適用于保護(hù)組件,例如保險(xiǎn)絲,開關(guān)和電源路徑上的其他組件。

在此示例中,根據(jù)電池的數(shù)據(jù)表,每個(gè)電池的充電電流不應(yīng)超過(guò)2 A,從而使電池組的最大充電電流僅為18 A,低于24V。這可以通過(guò)限制電池的輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)器。需要對(duì)過(guò)充電電流(OCC)和短路充電(SCC)的設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,以使BMS不會(huì)隨著電流的增加而激活保護(hù)功能。

通過(guò)USB Type-C PD為電池組放電

當(dāng)外部設(shè)備試圖通過(guò)USB Type-C PD從電池組吸收大電流時(shí),必須小心確保電池壽命不會(huì)受到不利影響。讓我們以1S9P電池組的先前示例為例。如果設(shè)備從電池組協(xié)商20 V,則穩(wěn)壓器將電池組電壓從3.6 V(標(biāo)稱值)升至20V。為使電池組提供100 W,需要從電池芯汲取28 A的電流,每個(gè)電池約3.1A。這需要小于電池的最大放電電流,在這種情況下,根據(jù)電池的數(shù)據(jù)手冊(cè),該電流為8A。

如前所述,需要選擇組件以允許此電流水平。還需要相應(yīng)調(diào)整過(guò)電流放電(OCD)和短路放電(SCD)的BMS設(shè)置。
編輯:hfy

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 穩(wěn)壓器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    24

    文章

    4260

    瀏覽量

    94303
  • usb
    usb
    +關(guān)注

    關(guān)注

    60

    文章

    7992

    瀏覽量

    266510
  • 串行總線
    +關(guān)注

    關(guān)注

    1

    文章

    183

    瀏覽量

    30729
  • type-c
    +關(guān)注

    關(guān)注

    551

    文章

    1834

    瀏覽量

    269373
收藏 0人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    140W USB Type-C 2節(jié)到7節(jié)電池系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)

    這是一款單端口參考設(shè)計(jì),用于實(shí)現(xiàn) 2 至 7 節(jié)串聯(lián)電池電池系統(tǒng)。 它支持兩種模式:一種是僅從 USB Type-C^?^ 端口供電,另一種是與帶有
    的頭像 發(fā)表于 12-11 18:17 ?529次閱讀
    140W <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b> 2節(jié)到7節(jié)<b class='flag-5'>電池</b>系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)

    bq28z610EVM 1至2串聯(lián)鋰離子電池組管理器評(píng)估模塊

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《bq28z610EVM 1至2串聯(lián)鋰離子電池組管理器評(píng)估模塊.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 12-09 16:24 ?0次下載
    bq28z610EVM 1至2串聯(lián)<b class='flag-5'>鋰離子電池組</b>管理器評(píng)估模塊

    bq78z100EVM 1s-2s鋰離子電池組管理器評(píng)估模塊

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《bq78z100EVM 1s-2s鋰離子電池組管理器評(píng)估模塊.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 12-09 15:02 ?0次下載
    bq78z100EVM 1s-2s<b class='flag-5'>鋰離子電池組</b>管理器評(píng)估模塊

    #參考設(shè)計(jì)#具有OTG功能的4.5A NVDC單電池充電器 USB PD設(shè)計(jì)方案

    PD)參考設(shè)計(jì)為USB PD應(yīng)用提供了符合USB PD3.0規(guī)范的完整解決方案。該參考設(shè)計(jì)的主要組件包括[MP2731] (4.5A NV
    的頭像 發(fā)表于 09-12 11:53 ?7683次閱讀
    #參考設(shè)計(jì)#具有OTG功能的4.5A NVDC單<b class='flag-5'>電池</b>充電器 <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>PD</b>設(shè)計(jì)方案

    LDR6500 type-c 接口 PD協(xié)議芯片

    、安全、智能的特點(diǎn),成為了充電技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者。 Type-C PD芯片的工作原理 ????????Type-C PD芯片是一種基于USB
    的頭像 發(fā)表于 07-29 09:29 ?711次閱讀
    LDR6500 <b class='flag-5'>type-c</b> 接口 <b class='flag-5'>PD</b>協(xié)議芯片

    TPS25750 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TPS25750 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 06-28 09:30 ?0次下載
    TPS25750 <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b>和<b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>PD</b>控制器數(shù)據(jù)表

    TPS25730 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TPS25730 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 06-19 09:49 ?0次下載
    TPS25730 <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b>和<b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>PD</b>控制器數(shù)據(jù)表

    TPS25751 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TPS25751 USB Type-CUSB PD控制器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 06-19 09:47 ?1次下載
    TPS25751 <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b>和<b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>PD</b>控制器數(shù)據(jù)表

    通信電源系統(tǒng)的守護(hù)者:鋰離子電池

    間斷工作。本期,我們走進(jìn)鋰離子電池的世界,為你揭秘鋰離子電池!1鋰離子電池結(jié)構(gòu)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)如下圖所示。鋰離子電池主要由4部分組成,即正極
    的頭像 發(fā)表于 06-15 08:05 ?164次閱讀
    通信電源系統(tǒng)的守護(hù)者:<b class='flag-5'>鋰離子電池</b>

    TIDA-010074-適用于電信BBU和電動(dòng)摩托車電池的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型鋰離子電池組 PCB layout 設(shè)計(jì)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TIDA-010074-適用于電信BBU和電動(dòng)摩托車電池的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型鋰離子電池組 PCB layout 設(shè)計(jì).pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 05-13 15:06 ?0次下載
    TIDA-010074-適用于電信BBU和電動(dòng)摩托車<b class='flag-5'>電池</b>的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型<b class='flag-5'>鋰離子電池組</b> PCB layout 設(shè)計(jì)

    適用于支持1.2-V IO的1系列電池鋰離子電池組BQ27Z558數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《適用于支持1.2-V IO的1系列電池鋰離子電池組BQ27Z558數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 04-08 10:25 ?0次下載
    適用于支持1.2-V IO的1系列<b class='flag-5'>電池</b><b class='flag-5'>鋰離子電池組</b>BQ27Z558數(shù)據(jù)表

    2系列、3系列和4系列鋰離子電池組管理器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《2系列、3系列和4系列鋰離子電池組管理器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 04-08 09:55 ?0次下載
    2系列、3系列和4系列<b class='flag-5'>鋰離子電池組</b>管理器數(shù)據(jù)表

    bq3050適用于2、3 和4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和電池組管理器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《bq3050適用于2、3 和4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和電池組管理器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 04-08 09:54 ?1次下載
    bq3050適用于2、3 和4節(jié)串聯(lián)<b class='flag-5'>鋰離子電池</b>的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和<b class='flag-5'>電池組</b>管理器數(shù)據(jù)表

    bq3055適用于2、3 和 4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和電池組管理器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《bq3055適用于2、3 和 4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和電池組管理器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 04-08 09:53 ?0次下載
    bq3055適用于2、3 和 4節(jié)串聯(lián)<b class='flag-5'>鋰離子電池</b>的CEDV電量監(jiān)測(cè)計(jì)和<b class='flag-5'>電池組</b>管理器數(shù)據(jù)表

    1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)和 4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池組管理器BQ40Z50-R2數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)和 4節(jié)串聯(lián)鋰離子電池組管理器BQ40Z50-R2數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 03-26 11:03 ?0次下載
    1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)和 4節(jié)串聯(lián)<b class='flag-5'>鋰離子電池組</b>管理器BQ40Z50-R2數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友

    中國(guó)電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會(huì)員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個(gè)性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動(dòng)獲取豐厚的禮品