1鋰離子電池及USB接口概述

鋰離子（Li-ion）電池，簡稱鋰離子電池;,是近年來逐漸普及使用的一種新型電池，具有體積小、重量輕、容量大（能量密度高）、自放電率低以及無記憶效應等優點，但同時它也有一些致命的缺陷：對充電、放電的要求比較苛刻，不能過充和過放，否則容易造成不可逆轉性損壞，在短路、過充等極端情況下還有可能發生爆炸，出現危險。

一般鋰離子電池單節標稱電壓為316~317V,充電時，一般要求采用限壓限流法，首先恒流充電，即電流一定，充電電流按國家標準規定的低倍率充電是0.2C（仲裁充電制式），最大不超過1C;而電池電壓隨著充電過程逐步升高，當電池端電壓達到終止電壓412±0105V時，應改恒流充電為恒壓小電流（約011C）充電，這個狀態一般稱為涓流充電狀態。充電電流根據電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續逐步減小，當減小到0101C時，認為充電終止。

USB接口是英文UniversalSerialBus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”.它是一種應用在pC領域的新型接口技術。USB使用一個4針插頭作為標準插頭與外部設備進行連接。在這個4針插頭中，有兩針為數據通信線，而外側的兩針則為外部設備供應電源。按照USB規范，每個USB接口應能供應500mA的電流輸出；由USB主機或帶電源的集線器供應的USB接口，所接外設端的最小可用電壓為4.5V,而由USB總線驅動的集線器能供應的最小則應為4.35V.值得注意的是，雖然USB規范含義了供應的電流上限不得超過015A,但實際上USB端口輸出的電流經常超過幾安培。

由以上分析可以看出，利用USB接口為鋰離子電池充電，電流方面應該是足夠的，關鍵是如何控制電流的大小。另外，使用電壓最小為4.35V的USB接口給典型要求為4.2V的鋰離子電池充電時，電壓上只有很小的裕度，這使得充電電路的壓降變得極為重要，是設計的難點。

2基于pC機USB接口充電電路設計方法

2.1方法一

圖1是市面上的一些“USB充電線”的內部電路。其重要原理是利用電阻限定最大電流，利用二極管的壓降（約0.7V）把USB接口5V左右的輸出電壓降到4.2V左右然后對鋰離子電池充電。這個電路具有簡單、成本低的優點，但缺點也是顯而易見的：充電電流和充電電壓因USB接口的不同以及電池狀態的不同而有所不同，基本上無法把握，在很多時候電池極有可能充不滿（充電電壓達不到4.2V），而有時候則可能會過充而損壞電池。這個電路對一些內部具有完善保護電路的鋰離子電池來說尚可接受，而對普通鋰離子電池則有一定危險性。

2.2方法二

圖2是由MAX1551/1555構成的一種實用USB鋰離子電池充電電路。MAX1551/1555是MAXIM公司設計生產的USB單節鋰離子電池充電芯片，為5引腳薄型SOT23封裝，允許USB接口或者墻壁AC適配器3.7V~7V范圍的電壓輸入。芯片內部還具有溫度限制電路。

關于這個電路，當連接到USB口、但無墻壁AC適配器的DC電源時，充電電流被設定為100mA（最大值）。這樣在不要端口通信的情況下，就允許從供電的或未供電的USB口充電。當DC電源接通后，充電電流被設定為280mA（典型值），同時USB接口的輸入自動被切斷。假如兩個輸入端都無電壓輸入，電路則自動截止，這時電池的反向漏電流小于5uA,無需外加二極管來防止電池漏電而發生損耗。

當電池電壓低于3V時，會進入充電電流被限定為40mA的預充電模式（涓流充電狀態），只有當電池被充到3V以上時才進入正常的充電模式（100mA或280mA）。這樣的模式保護了深度放電的電池。圖3和圖4分別是用DC電源盒USB接口作為輸入的電池電壓與充電電流的關系曲線。

另外，關于MAX1551“,/pOK”用于指示輸入電源是否接通（輸入電壓3.95V時輸出低電平）；而關于MAX1555“,/CHG”用于指示充電狀態（當充電電流大于50mA時輸出低電平）。