O princípio de trabalho do carregador USB inclui principalmente o protocolo de comunicação USB-PD e a estratégia de carregamento de baterias de íons de lítio.
O protocolo de comunicação USB-PD usa o sinal FSK acoplado AC em VBUs para comunicação semi-duplex para realizar o processo de carregamento do telefone celular e do carregador. Quando o cabo é conectado, a comunicação SOP do protocolo USB-PD é realizada na linha CC (canal de configuração de comunicação da interface Tipo C) para selecionar a especificação de transmissão de energia. A extremidade do coletor pede a extremidade da fonte para os parâmetros de configuração de energia que podem ser fornecidos (como 5V, 9V, 12V, etc.). O processo de comunicação inclui:
A extremidade da pia inicia o SOP (segmento inicial) para solicitar as informações de especificação que a extremidade da origem pode fornecer.
O final da fonte responde com uma lista de especificações que podem ser fornecidas.
A extremidade do coletor seleciona uma tensão e o par atual e envia uma solicitação.
O adaptador final de origem aceita a solicitação após a decodificação e conversão interna, ajusta a saída do adaptador e alcança uma tensão e corrente de carregamento estáveis.
A estratégia de carregamento das baterias de íons de lítio requer atenção especial. Métodos de carregamento incorretos reduzirão a duração da bateria e até causarão problemas de segurança. O processo de carregamento geralmente inclui uma fase de pré-carga e uma fase de carga rápida:
Fase Fase de carregamento : Quando a tensão da bateria está abaixo de um certo limite, a corrente de carregamento deve ser muito pequena, para que a bateria possa aceitar carregamento de alta corrente e liberar o estado de proteção de subtensão do circuito de proteção da bateria.
Fase de carga rápida : Quando a tensão da bateria excede o limite de pré-carga, o carregador entra no modo de corrente constante (CC) e fornece corrente à bateria de acordo com uma corrente constante predefinida, geralmente entre 0}. 5c e 1c. Quando a tensão da bateria atinge a tensão nominal, o carregador muda para o modo de tensão constante (CV) e a corrente de carregamento diminui gradualmente para evitar sobrecarga.
O design de um carregador USB precisa considerar muitos fatores, incluindo custo, tamanho, peso, tempo de carregamento e orçamento de energia. Depois que um dispositivo USB está conectado a uma porta USB, o dispositivo pode entrar em um estado totalmente funcional o mais rápido possível. Ao mesmo tempo, o tempo de carregamento da bateria permitido e o orçamento de energia também são considerações importantes durante o projeto.
