淺談如何保護電源和充電器件安全
出處:maychang 發(fā)布于:2011-08-27 09:51:26
如今大多數(shù)電子設備都有USB連接器,它們通過USB實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和/或?qū)Ρ銛y設備的電池充電通信協(xié)議(communications protocol)是指雙方實體完成通信或服務所必須遵循的規(guī)則和約定。協(xié)議定義了數(shù)據(jù)單元使用的格式,信息單元應該包含的信息與含義,連接方式,信息發(fā)送和接收的時序,從而確保網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)順利地傳送到確定的地方。在計算機通信中,通信協(xié)議用于實現(xiàn)計算機與網(wǎng)絡連接之間的標準,網(wǎng)絡如果沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議,電腦之間的信息傳遞就無法識別。 通信協(xié)議是指通信各方事前約定的通信規(guī)則,可以簡單地理解為各計算機之間進行相互會話所使用的共同語言。兩臺計算機在進行通信時,必須使用的通信協(xié)議 。
電氣特性和防護措施
在連接個人計算機(PC)等標準USB源設備時,連接器上將包含Vbus電源端子和數(shù)據(jù)端子(D+和D-)。PC是Peace Colors的簡稱,Peace Colors 中文翻譯(和平顏色)日文翻譯(平和の色) 。日本新生代服裝自創(chuàng)性作品,此作品系列集合時尚元素及超前的創(chuàng)作理念,突出青年人追求時尚、潮流、文化、和平的主題,超強、超新的設計團體,精細的制作工藝,讓Peace Colors在日本及東南亞區(qū)域深受時尚男女追捧,業(yè)界資深人士稱贊Peace Colors是服裝業(yè)新血液,是新生代革命性服裝作品。一種設計用于個人使用的計算機。個人計算機不需要共享其他計算機的處理、磁盤和打印機等資源。
在計算機的發(fā)展史上,曾經(jīng)有一段時間,計算機依體積和質(zhì)量大小而被劃分為:超級計算機(巨型機)、大型計算機、中型計算機、小型計算機、微型計算機。計算機在被發(fā)明后的20年內(nèi),一般以巨型機為主,一般來說,程序員負責編程,而有專門的錄入人員負責錄入與輸出。因此,微型計算機的普及與廣泛應用,應歸功于Apple電腦的發(fā)明(蘋果股份有限公司的創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯成立公司后的產(chǎn)品),以及IBM公司出品的PC機,因此,PC機與Apple機的區(qū)別在于:一個是使用DOS操作系統(tǒng),另一個則是使用的蘋果機專有的操作系統(tǒng)。
通常Vbus引腳連接至收發(fā)器的電源輸入引腳(有時會通過額定電壓為6V的低壓降穩(wěn)壓器進行連接),在Vbus電源用于對鋰離子電池充電時(大多數(shù)情況下額定電壓為7V或10V)也可以連接至充電器的輸入引腳。
但用戶也可以連接外設為內(nèi)置鋰離子電池充電(如圖1的墻適配器部分),然后使用市場上出售的墻適配器。在這個中,僅有Vbus引腳和GND被連接,而D+和D-被短路。

圖1:通過外設為內(nèi)置電池充電。
根據(jù)這種適配器的質(zhì)量和復雜程度,其輸出電壓可能發(fā)生遠遠超過制造目前小型便攜式產(chǎn)品所需敏感電子元件額定值的輸出瞬態(tài)現(xiàn)象。
對一些交流-直流電源的基準測試顯示出不良的線路穩(wěn)壓性能,而在存在光耦反饋(開關充電器)損耗的情況下更糟糕,輸出電壓可能升高至20V。
如何設計
USB電流能力在正常模式下是100mA(未配置模式),而在配置模式下可達500mA。為了節(jié)省功率,在沒有數(shù)據(jù)流量時USB將進入暫停模式。當器件處在暫停模式,而且又是總線供電的話,器件將不能從總線抽取超過500μA的電流。一個主機能夠發(fā)出恢復指令或遠程喚醒指令來激活另一個待機狀態(tài)的主機。
當處在暫停模式時,與Vbus線路串連的OVP器件將呈現(xiàn)的電流消耗,并由收發(fā)器啟動序列喚醒過程(圖2)。

圖2:USB器件暫停模式下的電流消耗。
OVP內(nèi)核(圖2)采用的是PMOS驅(qū)動器,因此電流消耗極低。為了通過PMOS旁路元件消除任何類型的寄生耦合電壓,必須在盡可能靠近OVP器件的地方安排一些小型輸入和輸出電容(圖3)。


圖3:利用輸出電容來消除瞬態(tài)過沖。
在圖3的2中,輸出電容已被移除。這樣,當OVP器件輸入端出現(xiàn)快速輸入瞬態(tài)現(xiàn)象時,旁路元件將保持開路。這時可以在輸出端觀察到過沖,這個過沖可能會損壞連接至OVP輸出端的電子元器件。為了解決這個問題,必須在輸出引腳上連接一個輸出電容,并盡量靠近OVP器件擺放。
由于源極和漏極之間存在PMOS寄生電容,在輸入脈沖期間正電壓電平將被傳遞,從而在PMOS驅(qū)動器喚醒期間維持一個比門電位更低的電壓(電容填充)。1個1μF的陶瓷電容足以解決這個問題。見圖3中的1。
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