USB 電池充電控制晶片開發經驗談

chip123

具備USB充電能力的產品，已經逐漸成為基本要求？USB介面設計工程師，有哪些開發經驗可以大家互相交流切搓？:o

- P' n9 ]( r- p+ l5 Y3 h* g1 ^就應用上而言，充電晶片也逐漸發展出具由短時間、大電流充電、晶片溫度檢測、充電控制等特色，因此使得需要符合大幅降低功耗、提高效率、簡化設計以及降低成本的設計工程師，選擇範圍隨之增加...

INTERSIL的充電控制晶片無需匹配其他二極體
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充電控制老將LINEAR全整合產品　減低工程師設計負擔


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  M" m" {5 X5 m, J% _/ D! CMAXIM產品具有最佳化的控制邏輯能力
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atitizz

智慧型主機模式充電電源 IC 提供互通且符合標準的解決方案 縮短移動式裝置的 USB 充電時間
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(台北訊，2010年11月25日)   德州儀器 (TI) 推出一款最新電源管理裝置，這款整合電流限制電源開關 (current-limited power switch) 與 2.6 GHz 高頻寬 (high-bandwidth) 訊號開關的裝置特別針對 USB 介面進行了最佳化設計。TPS2540 是業界首款具有內建電源開關的主機端充電控制IC，可為透過 USB 埠供電的可攜式電子設備實現智慧充電。
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TPS2540 可支援全球各種 USB 充電模式，包括即將推出的 Battery Charging 1.2 草案規範、中國及歐洲規格要求以及領先電子 OEM 廠商的專利充電模式等。這款 IC 是各種主機應用 USB 埠的理想選擇，非常適用於 AC 牆式轉接器 (wall adapter)、桌上型個人電腦、基座 (docking stations) 以及自動充電配件 (auto charging accessories) 等。TPS2540 是首款能夠讓可攜式設備在主機系統處於待機模式下透過 USB 埠充電的裝置。

atitizz

TPS2540 的主要特性與優勢：
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•高整合度：TPS2540 整合電源開關與資料開關，可節省空間，降低成本。低電容 (low capacitance) 與低導通電阻 (low on resistance) 可大幅降低訊號傳輸的邊緣 (edge) 與相位失真 (phase distortion)；
•更高的電源效率：可降低待機流耗 (standby current draw)；
0 W$ E& y' i( y% G•高互通性：支援中國及歐洲設計要求與普及的專利充電模式；
3 f* @, m3 s, Q5 p/ ?- Z•高精度：採用「無峰值 (no-peaking)」電流限制拓撲，可大幅提升電流限制準確度，縮小電源尺寸；
( A. F6 @; p$ `! \% x/ g•縮短充電時間：與典型 USB 埠相比，可加速裝置充電速度。
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/ d( w( |( U0 {# y- t. E2 C支援所有 USB 介面
TPS2540支援各種 TI USB 2.0 與 3.0 收發器。它不但補強 TI 原有的TUSB1310 (www.ti.com/tusb1310-prtw)，更是業界首款獨立 SuperSpeed USB 收發器，搭配整合型數位核心可實現 USB 3.0 及 USB 2.0 上行與下行功能。TI 是唯一一家可提供各種端對端 (end-to-end) SuperSpeed USB 解決方案的供應商，產品涵蓋主機控制器 (host controllers) 、集線器 (hubs) 、週邊裝置 (peripherals)、電源管理、ESD 保護以及確保訊號完整性的裝置。
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1 P. x6 Y4 c- w6 Y供貨與價格
採用 16 接腳、3 mm x 3 mm WQFN 封裝的 TPS2540 現已開始量產供貨，每千顆單位的建議零售價格為 0.9 美元，可透過 TI 及其授權經銷商進行訂購。易用型評估模組 TPS2540EVM-623 可透過 TI e-Store 購買，價格為 49 美元。

globe0968

致力於實現多樣化系統連接的領先半導體廠商SMSC今天發表兩款可提供最新Hi-Speed USB 2.0連接功能的新產品─USB3750和USB3740。這兩款SMSC領先業界Hi-Speed USB連接產品中的新增成員，是專為可攜式裝置所設計，可為以電池供電的行動應用帶來絕佳的USB解決方案。
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; ^! Y3 A0 ]0 {: M! h# |4 d尺寸精巧，且連接頭數量很少的最新行動裝置，將能夠透過單一連接埠實現USB資料傳輸和USB充電的功能。SMSC的低功率USB3750連接埠保護和偵測元件，是特別為需要共享USB連接的行動嵌入式應用所設計。運用SMSC的RapidCharge Anywhere™的功能，USB3750能無縫提供USB電池充電偵測以及業界標準SE1類型充電器偵測功能。此元件可提供系統VBUS保護，並針對系統電壓客製化提供過壓和電壓過低鎖定(under-voltage lock-out) 的功能設計。USB3750包含一個整合式Hi-Speed USB 2.0開關，可讓兩組訊號路徑連接至單個連接點。接腳數量已降至最低，使其非常適用於將功耗、精巧封裝尺寸、最少物料清單視為關鍵設計需求的行動、電池供電系統。
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7 n; Q6 B) V8 g8 U) xSMSC行動科技解決方案產品線的總監暨總經理Jesse Lyles表示，「我們最新款的高速、小封裝開關可為功能日趨複雜、且對數據傳輸有更高需求的行動裝置帶來速度和功率的優勢。以其超小尺寸，能在共用連接頭上以業界所需兩倍的USB頻寬執行數據多工和已經過驗證的ESD保護，SMSC能為這些可攜式裝置提供絕佳的USB解決方案。」

globe0968

USB3750的重要規格：
, w$ u7 |, O& _% [•        整合(內建) 1GHz頻寬的USB 2.0開關
•        高達18V的VBUS過壓保護
6 B7 P$ A" k, h: x: y•        USB-IF電池充電偵測功能
: F7 g6 L' h3 j, v& \3 O  c•        可配置的過壓和電壓過低鎖定設定
9 h& u' m. |* [•        可透過串列I2C提供增強的配置選項
•        支援商規(0℃至70℃)和工規(-40℃至85℃)的溫度範圍
; p0 e/ i* c( b8 l! W- f•        高達±25kV (IEC 61000-4-2)的USB埠ESD保護(DP/DM)
- W/ L0 Q$ r! F  c•        16接腳QFN、RoHS相容封裝
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* P# a; A! Y0 l3 D9 u) W& o: gUSB3740的重要規格：
•        整合(內建) 1GHz頻寬的USB 2.0開關
0 T% ]& M% }1 F4 z' W- b+ d•        30nA有效電流
9 _3 J7 E9 U! _$ l1 S) i•        支援工規溫度範圍(-40℃至85℃)
•        高達±15kV (IEC 61000-4-2)的USB埠ESD保護(DP/DM)
•        10接腳QFN、RoHS相容封裝

globe0968

為設計人員提供更短充電時間和支援500mA USB-OTG功能能夠克服散熱難題及提供強大的保護功能的解決方案
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7 l) l' T( ?- X0 m6 U( g+ M由於可攜式裝置的用電需求變得越來越大，電池被迫增大容量，以延長使用時間。這給設計人員帶來一系列挑戰，包括如何縮短這些較大型電池的充電時間，儘量降低充電期間的熱耗散，以及支援USB-OTG主機功能等增強特性等。

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為了解決這些難題，全球領先的高性能電源和可攜式產品供應商快捷半導體公司 (Fairchild Semiconductor)與客戶共同合作，開發出具有全面USB On-The-Go (USB-OTG)支援的FAN5401x 系列USB相容鋰離子電池開關充電器。該產品以FAN5400系列的開關模式拓撲為基礎，首款元件FAN54013能提供高達1.45A的最大充電電流，以及更大的USB OTG升壓功率，可在5V電壓下支援500mA電流。

FAN54013採用開關模式基礎拓撲，在通過USB埠或AC/DC變壓器為單顆或兩顆鋰離子(Li-Ion)電池充電時，能夠縮短充電時間，同時並解決與目前使用線性充電器相關的散熱問題。新產品可為各種典型應用，包括手機、智慧型手機、平板電腦、無線寬頻熱點、數位相機和可攜式媒體/遊戲播放機和其它可攜式產品中的單顆或兩顆鋰離子電池充電。

7 V; f( B0 H* r5 ~除了提供最高94%的充電效率之外，FAN54013具有一整套保護功能，包括整合有20V額定輸入電壓、過熱保護、反向電流阻斷、看門狗計時器，以及符合USB規格的+/-5%的輸入限流準確度。USB OTG運作獲得整合式5V 300mA升壓穩壓器提供支援，而且與充電器共用同一個電感，從而減少外部元件數目。

globe0968

FAN54013元件的充電參數和運作模式可以經由一個運作頻率高達3.4Mbps的I2C介面進行程式設計，以提高靈活性。FAN5401x系列採用1.96 x 1.87mm、20焊點、 0.4mm間距CSP封裝，是市場上最小型同時提供充電器和500mA USB-OTG 5V升壓功能的開關模式解決方案。

快捷半導體結合USB專業技術和廣泛的可攜式功率解決方案產品系列，可讓設計人員設計創新和差異化的行動產品。透過與客戶合作並確定市場的發展趨勢，快捷半導體繼續開發合適的電源管理解決方案，提升可攜式產品設計和豐富終端用戶體驗。
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9 K, m6 u- C8 C/ |快捷半導體：解決方案助您成功！
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8 k  B- l: S+ A' ?0 Z1 N' H. X: l價格：訂購1,000個 FAN54013           每個1.27美元
/ R* _  p) T4 J供貨: 現提供樣品
' L1 H8 s" k" ^' p8 f. ~1 i/ c交貨期: 收到訂單後8至12週內

amatom

SMSC為可攜式消費電子應用 推出業界首款高速晶片間(Inter-Chip) USB 2.0集線器  專利的互連技術可透過電路板上USB提供SoC和週邊裝置間的鏈結

致力於實現多樣化系統連接的領先半導體廠商SMSC今天發表它在高速晶片間(High Speed Inter-Chip，HSIC) USB2.0連接技術的最新進展─USB3503。這是業界第一款高速USB可攜式集線器控制器，採用SMSC的專利晶片間連接性(ICC)技術來設計低功率與低成本HSIC介面，可為以電池供電的可攜式應用提供絕佳的USB連接性解決方案。
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ICC能讓現今已被數十億台電子裝置廣泛採用的USB 2.0協定，能以傳統USB 2.0類比介面少許的功耗在短距離間傳輸，同時還能保有與類比USB 2.0連接的軟體相容性。HSIC規範(這是USB 2.0規範的附錄)已納入ICC技術。若將ICC技術用在諸如可攜式等應用中，與類比USB 2.0介面相較能降低功耗與晶片面積。

SMSC公司USB與網路解決方案行銷總監Jesse Lyles表示，「HSIC在業界的成長動能正持續擴展。它的價值主張非常簡單 ─ 利用HSIC作為電子系統中功能元件的介面，讓設計人員能使用既有的USB軟體堆疊進行晶片間通訊。」

amatom

隨著可攜式裝置不斷增加更多功能，以及系統架構日益複雜，它需要有一個以上的USB埠來管理內部與外部週邊裝置間的通訊。SMSC的低功率USB3503可提供三個下行埠，這是專為需要一個以上USB埠的可攜式嵌入式應用所設計。USB3503可透過HSIC與一個上行埠相連，以支援所有啟用下行埠上的低速、全速與高速下行裝置。它的封裝尺寸已縮至最小，可節省寶貴的PCB空間，使其非常適用於將功耗、精簡BOM成本以及電池充電器(BC)偵測功能視為關鍵設計需求的可攜式、以電池供電的嵌入式系統。
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繼NVIDIA、Qualcomm和其他業者之後，超微和三星最近亦加入了從SMSC取得ICC技術授權的行列，以實現從其可攜式系統單晶片(SoC)到週邊USB 2.0裝置間的HSIC通訊。USB3503是業界首款以HSIC為基礎的USB 2.0集線器控制器，是專為智慧型手機、平板電腦和電子書閱讀器等可攜式消費電子產品所設計。USB3503可提供可攜式產品設計人員所需要的低功率與超小晶片面積，同時，以數個世代SMSC USB 2.0集線器控制器產品為基礎，USB3503還能提供經過驗證的堅強USB效能。
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- n  p- w+ g7 R7 G# v/ a$ LUSB3503整合了最新的USB-IF電池充電1.1規範，以及SMSC的RapidCharge Anywhere™功能性，能大幅縮短電池充電所需的時間，同時它具靈活性的功率調節器能簡化電池供電裝置的設計。

" T# m* g; b- HUSB3503樣本現已開始供應。

amatom

主要規格：
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, Z, \/ F  q- M, V0 y整合式USB 2.0相容三埠集線器
) t' s; V( q& j) E' M% M先進省電特性，包括1μA待機電流
% A8 f$ W: D: i) b* @5 N% U) eUSB-IF BC 1.1偵測功能
# K* B9 H6 W' D% o' L7 B, F# X8 `支援全速與低速連結的單TT或多TT配置
可透過串列I2C受控埠(slave port)提供增強的配置選項
沒有串列I2C主機時，可提供內部預設配置選項
4 H/ w2 |% ]2 m4 x4 |! p採用SMSC的專屬技術，包括：MultiTRAK™、PortMap、PortSwap、PHYBoost、VariSense™ 和 flexPWRR
外部12、19.2、24、25、26、27、38.4或52MHz時脈輸入
單一電源供應運作的內部3.3V和1.2V穩壓器
$ X8 s6 B+ D; l9 D0 o3 r5 K商規(0° to 70°C)和工規(-40° to 85°C)溫度範圍選項
% H. V+ w9 f( h1 |) O' W  X高達±15kV (IEC 61000-4-2)的USB埠ESD保護(DP/DM)
25球WLCSP封裝(1.95mm x 1.95mm)、符合RoHS規範

mister_liu

瑞薩電子推出支援USB充電功能之小型鋰離子電池充電控制IC 新款裝置更加迷你，為可攜式裝置提供安全的充電控制


2011年12月06日，台北訊—瑞薩電子發表充電控制IC「R2A20055NS」，更進一步小型化，並為可攜式裝置的單鋰離子電池提供安全的充電控制。
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鋰離子電池被廣泛應用於各種可攜式設備，包括手機、數位相機、媒體播放器、個人導航裝置及平板電腦等。鋰離子電池具有高能量密度，有助於設備小型化，但同時也會產生大量的熱能，如果過度充電，也可能起火。因此，日本電子與資訊科技產業協會（JEITA，Japan Electronics and Information Technology Industries Association）已制定準則，規定電池溫度達到特定的低溫或高溫範圍時，必須降低充電速率。此外，目前的市場需求也日漸升高，期望在將上述裝置透過USB纜線連接至個人電腦時，能夠利用USB匯流排的電力進行充電，以及在USB匯流排供電範圍內進行充電。
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0 T( r1 p: a5 ?8 I# c4 D* A瑞薩過去主要專注於電池充電器及數位相機的IC產品，現在更針對可攜式產品推出R2A20055NS裝置，以回應市場需求。

mister_liu

R2A20055NS IC之主要特色：
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(1)符合JEITA制定之充電規範
新款R2A20055NS IC不僅完整具備可攜式設備所需要的各種保護功能（包括電池過電壓保護及充電計時器），更具有符合JEITA充電規範的功能，提供安全的充電控制。
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1 F3 N4 W$ S6 w8 ?7 g8 k" d(2)支援USB充電
, @  U4 S6 e+ z4 C3 DR2A20055NS IC為每個區塊提供控制端子，可限制輸入電流。電流限制選項為100毫安培、500毫安培或無限制，因此可依據USB提供的電力進行電池充電。
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(3)提高輸入端子的耐電壓能力
R2A20055NS的輸入端子不僅可耐受25V的電壓，瑞薩也在輸入端子中加入過電壓保護功能，藉此保護應用系統，避免因連接變壓器或USB纜線時產生的過衝(Overshoot)電流而受損。

. _" }: u' J* n( j(4)高散熱的超小型封裝
R2A20055NS IC在2.0 × 2.5 mm的超小型高散熱10-pin HUSON封裝中提供上述功能，有助於可攜式裝置進一步小型化。
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1 G& v' w/ v/ P9 Z2 d0 I; [' [瑞薩為此新款產品積極行銷之際，也將持續以新裝置擴大產品陣容，以回應各種市場需求。

mister_liu

■Available for 1 cell Li-ion battery

■High voltage input terminal(25 V max.)

■USB charge
" A5 _3 M. ]' o/ D8 P-Input current limitation by external control signal (100mA/500mA).

■High precision charge control voltage
8 N/ U+ }& c. A5 Z7 X6 o+ l8 q-Charge control voltage: 4.2+/-21 mV (+/-0.5%)

■Compliance with JEITA
" x, E1 V& u' U) W8 V& G+ v- Thermistor I/F detects battery temp. to control CC/CV parameters by built-in charge profile .
% A( W9 v6 d7 o" @5 o" C
! |  {# V' c" H3 L$ j■Protection function
, {: X; q8 L: ^- Input UVLO/OVLO
- Battery over voltage detection
- Charge Timer
5 u  j2 }/ ~. ~- Chip temperature detection
. ~& @$ `& |6 R4 T4 r5 `- Thermal shutdown
' O/ D. V- k: Z! d6 I, Y
■Others
( q5 o+ C8 \, A" z  V2 @& ~　・Recharge function
: x7 i, ?; f4 Q. N0 Z  K  c' L
■Package
  N0 g" k; q+ |' r* z4 \* j　・HUSON-10 (2.0 mm× 2.5 mm, 0.4mm terminal pitch)