便携式电子销售点(EPOS) 设备在世界范围内变得越来越流行。与传统桌面设备不同,便携式EPOS设备的电池寿命有限,需要通过USD接口或其他连接设备频繁充电。
随着快速充电技术在便携式电子市场中逐渐普及,便携式EPOS 设备很可能也会采用此功能。随着便携式设备开始使用更大的电池,快速充电需要能够提供更多电量的充电适配器。不同的制造商提出了一些方法,但每种方法都需要电源连接器处有更高的输入电压。更高的输入电压允许更多的功率进入系统,从而实现快速充电,而不会导致电流超过连接器的载流能力限制。默认情况下,适配器电压设置为通常的5V (USB VBUS) 电平,但外部适配器和移动设备之间的D+/D- 数据线上的信号可以允许适配器根据需要输出更高的电压。根据适配器容量,典型值包括5、9、12 或20V 输出级。系统中的充电集成电路(IC)或应用处理器控制该信号传输,以便适配器输出适当的电压电平。
图1:使用USB 和充电器应用的典型应用图
根据所连接的设备,通过USB 连接器的信号可能会发送到不同的目的地。这就需要USB开关能够正确发送信号。在这种情况下,可以使用与设计的带宽、配置和电压范围相匹配的任何USB 开关。 TI 提供多种USB 开关,具有多种配置、电压范围、导通电阻(RON) 和带宽选择。
应用处理器不能承受高电压。由于快速充电通常在9V 下工作,而MCU 不能承受9V,因此必须始终避免MCU 暴露在该电压下。
USB连接器插座有四个引脚,从右到左分别是VBUS、D-、D+和GND,如图2所示。协议快充状态后,VBUS电压为9V。
图2:USB开关及引脚说明
当VBUS电压达到9V时,如果USB插头未正确插入或以一定角度拔出,则连接器的VBUS引脚和D-引脚之间可能会发生短路。这将导致连接到D-引脚的MCU暴露于VBUS,从而损坏MCU,如图3所示。
图3:TS3USB3000在9V电压条件下不使用时短路的后果。
TS3USB3000 USB 开关可以在9V 电压条件下保护MCU,并同时在MCU 和充电器/通用异步接收器/发送器(UART) 之间进行切换,如图4 所示。一旦充电器连接到USB 端口,MCU 将检测连接的充电器并将输出使能(OE) 引脚拉高至禁用开关的电平。 MCU 将与充电器通信,表明可以通过VBUS 协议采用9V 的更快充电模式,也如图4 所示。TS3USB3000 现在处于低功耗状态,开关被禁用,可以保护MCU 。
图4:TS3USB3000可以在9V电压条件下发生短路时保护MCU。
TS3USB3000 开关有两个用途:在主机和充电器之间切换以及在5V 至9V 范围内保护MCU。对于第一个目的,您可以使用任何USB 开关,具体取决于设计所需的带宽和RON 类型。但对于第二个目的,需要专门的USB 开关(例如TS3USB3000)为MCU 提供短路保护。
对于需要在9V 下运行的设计,TS3USB3000 可以满足这两个目的。该器件可实现主机和MCU 之间的轻松切换,并在插拔USB 连接器时VBUS 和D 引脚之间发生短路时保护MCU。
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