By Toradex Andrija Stojkovic

欢迎阅读本博文，这里我们将向你介绍在嵌入式系统中锂电池的应用概况。本文是 4 篇系列文章的第三篇。

当下 USB 充电设备随处可见。如果你的嵌入式设备可以通过现有的充电头或者类似的配件来充电，那将变得非常有用。不是吗？USB 充电不仅仅是市场需求，这更是广为大众接受的。为嵌入式系统设计 USB 充电功能远比单纯的使用它来的复杂。由于不同的标准存在，很难简单地概览这种技术。所有最新地标准必须向下兼容，这会更加复杂。 USB 最初地出现并不是为了充电。根据电池充电 BC 规定，需要达到 5V 7.5W 的输出。在较新的功率传输标准中，电池还需要能够为笔记本和显示器提供 100W 的供电输出，电压也需要提升至 20V。

我们首先来看一下 BC 1.2 标准。其中有不同的 USB 电源状态和接口定义，例如 Charging Downstream Port (CDP)、Dedicated Charging Port (DCP) 和 Standard Downstream Port (SDP)。系统层面的问题是，我们的应用是否需要通过 USB 接口传输数据。下一个问题是，我们是否想使用墙充充电头、电脑上一般的 USB 接口或者专门的充电接口对设备充电。Dedicated Charging Port 无法传输数据，并提供最高 1.5A 的充电电流。Standard Downstream Port 定义了三个级别的电流，休眠模式 2.5 mA，正常连接 100 mA 以及高电流模式 500 mA。这需要正确的枚举。所有的接口都可以通过充电电路识别。因此，需要使用芯片方案来支持所有这些模式。这些接口在硬件电路上也各不相同。例如，DCP 的数据接口 (D+/D-) 通过较小的电阻（<200 Ohm））短接。其他接口在数据引脚上有下拉电阻，并且 CDP 需要一个智能切换电路实现数据通讯和大电流充电。

如果我们想要使用 USB 充电功能，对于实际的嵌入式系统这又意味着什么呢？我们的充电方案需要能够识别 USB 充电器。根据功率传输协议，输入电压可以设定为 5V 到 20V 之间。这会使寻找合适的方案变得困难。有几种可用的方案，如使用分离的降压和升压转换器，或者降压-升压组合的充电方式，这有点类似于 H 桥设计。于是就进入了我们本系列博文的最后篇章，届时我将介绍在我们的 Colibri iMX7 计算机模块上使用锂电池的嵌入式方案。对于新的设计，我建议使用 USB type C 线缆。但是接下来我还是会讨论使用 micro-USB 接口老的 BC1.2 标准。我希望通过这部分内容能够使您知道，USB 不仅仅是将线缆插入连接器而已。对于第一次使用 USB 充电，您还需要做更多的了解。

https://www.intersil.com/content/dam/Intersil/whitepapers/power/usb-c-buck-boost-battery-charging.pdf
http://www.usb.org/developers/powerdelivery/
https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5801

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