USB电源适配器的电路保护方案
USB接口电源适配器电路及维修技巧
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USB电路保护的设计考虑
37２００３．１１／下半月 ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎＥＣＮ ＨＩＧＨＬＩＧＨＴＳＥＣＮ精选１：可以基于成组或单独端口形式进行设计。
２：双模式集线器能够以自带电源或总线供电两种模式进行工作。
表１ ＵＳＢ器件的电路保护与电源切换要求在ＵＳＢ的功耗管理方面，ＵＳＢ备电流限流和／或电源切换功能。
开关可以用作过流保护措施。
在出现故障的情况下，而且有助于系统的安全性达到ＵＬ标准。
ＰＰＴＣ器件与熔断器类似之处，路不受过大电流的损伤。
它们与熔断器的区别在于：路电源被切断、故障排除以后，其自身能够复位。
的电源开关器件，其内部除了电源开关功能外，线器、双模式工作集线器和低功耗主控。
它们被用作防浪涌限流器件，同时具备电阻小、限流动作快等特点。
对于功耗受到严格限制的主机来说，这是一种实用的、经济性好的解决方案，在这类主机中，快速的限流响应能在故障条件下进一步减少系统的电压降，而且可通过对电源的开断控制来改善节能特性。
工业规范要求ＵＳＢ规范提出，ＵＳＢ产品需要具备电流限流或电源切换能力，有时甚至需要同时具备这两种能力（表１）。
需要限流功能的产品，其必须满足ＵＬ ６０９５０规范的要求。
这意味着一旦出现短路或者其他故障的话，必须在６０ｓ内将电流输出限制到５Ａ以下。
ＵＳＢ规范还定义了可接受的电压输出水平，对系统的总压降也作出了限制。
保护性电源开关技术ＵＳＢ电源总线上所用的保护性电源开关器件，是硅要经历两个步骤。
器件在数微秒内先“跳开”，把电流限制到一个预定的范围之内，该范围高于通常的工作电流；然后器件向控制器发出出现故障的信号。
然后控制器切换电源开关使能引脚的状态，从而将端口关闭。
如果控制器不作出响应，电源开关就不断开启和关闭端口，以防止内部因过热而受损。
关键性的器件参数ＵＳＢ应用中涉及的关键性器件参数包括：开关电阻、连续输出电流、跳脱动作时间（ｔｉｍｅ－ｔｏ－ｔｒｉｐ）、限流设定点、故障标志发出延迟（ｆａｕｌｔ ｆｌａｇ ｄｅｌａｙ）、限流释放点和跳脱点电流消耗（ｔｒｉｐｐｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｒａｗ）。
USB供电的充电电路图及原理介绍
USB供电的充电电路图及原理介绍除直接供电USB器件外，USB更有⽤的⼀个功能是⽤USB电源进⾏电池充电。
由于很多便携装置(如MP3播放机，PDA)与PC交换信息，所以，电池充电和数据交换同时在⼀条缆线上进⾏将会使装置⽅便性⼤⼤增强。
把USB和电池供电功能结合起来，扩⼤了“⾮受限”装置(如移动web相机连接PC或不连接PC⼯作)的⼯作范围。
在很多情况下，不必携带不⽅便的AC适配器。
从USB对电池充电可以复杂也可以简单，这取决于USB设备要求。
对设计有影响的因素通常是“成本”、“⼤⼩”和“重量”。
其它重要的考虑包括：1)当设备插⼊到USB端⼝时，带放电电池的设备能够以多快的速度进⼊完全⼯作状态；2)所允许的电池充电时间；3)受USB限制的电源预算；4)包含AC适配器充电的必要性。
本⽂从电源观点详述USB之后，将针对这些问题给出解决⽅案。
图1 USB电压降(来⾃通⽤串⾏总线规定Rev2.0)图2 USB器件插孔图3 从USB简单充电100mA和从AC适配器充电350mA不需要枚举，这是因为USB充电电流不超过“⼀个单元负载”(100mA)。
3.3V系统负载总是从电池汲取电流。
USB电源所有主机USB设备(如PC和笔记本电脑)⾄少可以供出500mA电流或每个USB插⼝提供5个“单元负载”。
在USB述语中，“⼀个单元负载”是100mA。
⾃供电USB插孔也可以提供5个单元负载。
总线供电USB插孔保证提供⼀个单元负载(100mA)。
根据USB规范和图1的说明，在缆线外设端，来⾃USB主机或供电插孔的最⼩有效电压是4.5V，⽽来⾃USB总线供电插孔的最⼩电压是4.35V。
这些电压在为锂离⼦电池充电时(⼀般需要4.2V)，其余量是很⼩的。
插⼊USB端⼝的所有设备开始汲取的电流不得⼤于100mA。
在与主机通信后，器件可决定它是否可以占⽤整个500mA。
USB外设包含两个插孔中的⼀个。
两个插孔都⽐PC和其他USB主机中的插⼝要⼩。
USB电路保护图
车载ECU的安全性能要求很高，在电气、物理、化学等各方面，各大汽车厂商通常都有自己严格的标准。
一般情况下，车载ECU的外部接口都要有各种故障保护电路，其中最重要的莫过于对车载12V电源或对地发生短路时的保护电路。
由于USB接口可以直接输出5伏电源，所以短路保护显得尤为重要。
本文设计的保护电路可以实现对USB电源输出线的有效保护，无论USB电源输出线VBUS发生对12V电源还是对地短路，均不影响车载ECU内部电路的正常工作，实现了本质安全级的短路保护。
1、前言为了保证行车安全，车载ECU的安全性能要求很高，在设计时便要保证故障发生率尽量低。
作为目前应用最为广泛的移动外设与主机间通讯接口，USB（Universal Serial Bus）具有成本低、使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点，在车载娱乐和存储设备上获得了广泛的应用。
因为USB接口提供了内置电源，可提供500mA以上的电流，对于一些功率较大的设备，如移动硬盘等，其瞬时驱动电流则可达到1A以上。
如果车载ECU上带有像USB总线这种可以直接输出电源的接口，为防止接口电路发生对电源或对地短路时损坏机体，其接口部分通常都应具有保护电路，以便执行故障自诊断和保护功能。
当系统产生故障时，它能在存储体中自动记录故障代码并采用保护措施，防止系统损坏，避免引起安全事故。
2、电路设计利用比较器并结合外围电路，本文设计了一种可以自动探测USB电源输出线是否发了对12V电源或地短路，并且可以在短路故障发生时自动切断电源供应的保护电路。
另外，如果探测到联接设备不在支持的USB设备之列，系统也可以借助本电路主动断开电源供应，并自动根据设备的连接状态实现对电源供应的控制。
具体电路如图1所示。
图1 USB VBUS短路保护电路图中MN1和MN2是USB电源通道上的两个MOSFET，用于控制5伏电源的输出，它们的G端都连接到比较器的输出端上。
比较器的正端电位值受3.3伏和VBUS共同影响，负端电位值由Umid通过电阻分压来决定，Umid的值总是与VCC5V和VBUS中的大者相同。
USB外设的电源设计
USB外设的电源设计USB（Universal Serial Bus）外设的电源设计需要考虑以下几个方面：电源供应、电源管理、电源保护等，下面将对这些方面进行详细介绍。
一、电源供应B总线供电：USB外设可以通过连接到计算机的USB接口来获取电源供应。
根据USB规范，每个USB接口的标准供电电流为500mA，即最大功率为2.5W。
因此，设计USB外设时需要确保其功耗在规定范围内，以避免对主机和其他设备造成供电不足的影响。
2.外部电源供应：如果USB外设的功耗超过了USB接口的供电能力，或者想要更加稳定和可靠的电源供应，可以考虑采用外部电源供应方式。
这种方式可以通过USB接口上的5V和GND引脚，连接外部电源适配器或电池。
设计时需要注意外部电源的电压和电流要符合USB规范，并采取电源滤波、稳压等措施来确保电源的质量和稳定性。
二、电源管理1.电源模式管理：USB外设在不同的工作状态下对电源的需求是不同的，设计时可以采用电源模式管理来实现功耗的优化。
例如，在设备处于空闲状态时可以进入低功耗模式，以减少能耗。
2.电源控制：为了进一步节省能耗，设计时可以对外设中的不同部分进行功率管理。
通过在合适的时候关闭或者降低一些模块的工作电压或频率，可以有效地减少功耗。
三、电源保护1.过压保护：设计时需要加入过压保护电路，以防止输入电压过高对外设造成损害。
可以采用过压保护芯片或者稳压芯片来监测和控制输入电压的范围。
2.过流保护：USB接口的标准供电电流为500mA，为了防止外设的过载，设计时需要考虑加入过流保护电路。
可以采用不同方案，如熔断、过流保护芯片等来实现过流保护。
3.短路保护：设计时还需要考虑加入短路保护电路，以防止外设出现短路情况时对电源或其他设备造成损害。
可以通过检测输出电流来判断是否发生短路，并及时切断电源。
4.温度保护：为了防止外设因过热而损坏，设计时可以加入温度传感器和保护电路，一旦温度超过设定阈值，及时采取措施来降低温度或者停止工作。
usb插座保护原理
usb插座保护原理USB插座保护原理是指对于USB插座的设计和制造过程中，采取一系列措施和技术手段，以确保插座正常运行，并避免因外部因素而对设备和用户造成损害。
下面将详细介绍USB插座保护的原理。
1.电压保护：USB插座通常要求输入电压为5V，因此对于外部超过或低于5V的电压，需要进行保护。
常见的保护方法有过压保护和欠压保护。
过压保护采用过压保护芯片来监测输入电压，一旦超过设定的阈值，即可切断电路，以保护设备不受损害。
欠压保护通常采用欠压检测电路，当输入电压低于设定的阈值时，也会切断电路，避免设备无法正常工作。
2.过流保护：USB插座通常会输出一定的电流，但如果外部设备对电流的需求超过了插座的输出能力，就可能会导致设备过热或损坏。
为了避免这种情况发生，USB插座采用了过流保护技术。
过流保护可以通过电流传感器来监测输出电流的大小，一旦超过安全范围，就会切断电路，以防止设备被烧毁。
3.过热保护：由于USB插座可能长时间工作，或者外部环境温度较高，因此需要采取措施来防止过热。
常见的过热保护技术包括温控开关和温度传感器。
温控开关可以根据设定的温度阈值来判断是否过热，并及时切断电流，以保护设备和用户的安全。
温度传感器可以检测插座的温度，并传输给控制芯片进行处理，如果温度超过设定阈值，则可以采取相应的措施进行保护。
4.短路保护：短路是指两个电源极端之间存在过低电阻的连接。
当USB插座遭遇短路时，可能会导致插座电路过载，甚至导致火灾等危险情况。
为了解决这个问题，USB插座通常采用短路保护技术。
短路保护可以通过短路检测电路来实现，一旦检测到短路情况，就会切断电路，以保护设备和用户的安全。
5.静电保护：由于USB插座通常处于外部环境，易受静电干扰。
静电可能会对插座产生电压冲击，导致设备故障。
为此，USB插座采用了静电保护技术，如静电保护元件和电磁屏蔽等。
静电保护元件可以通过吸收静电能量来保护插座，防止电压冲击，而电磁屏蔽可以阻挡和吸收来自外部的电磁干扰，保证USB插座的正常工作。
USB 3.0电路保护
图1 USB 3.0 增加了双差分数据对图2 USB 3.0多端口集线器配置（另请参见图7和8）离器件的保护解决方案是保护每个单独的数据线，这可能不是理想的解决方案了。
直接放在数据对中的新半导体阵列ESD保护装置，不仅保护了传统的USB 2.0数据线，而且也保护了这些额外的数据信号对。
对于过电流保护，USB3.0规范第11.4.1.1.1规定：(1)为了安全起见，主机和所有自供电集线器必须实现过电流保护，该集线器必须具有一种方法来检测过电流情况，并将其报告至USB软件。
(2)过电流限制机制必须在无需用户干预的前提下自行复位。
聚合物PTC和固态开关就是可以用于过的过电流损坏。
它也可以帮助实现UL60950-1标准中第2.5节(有限电源，表2B)的规定，其中规定必须限制短路电流在5秒内小于8A。
相关的USB集线器应用程序和USB 3.0的过电流保护规范如11.4.1.1.1条中陈述：如果下行端口的总电流超过预定值时，过电流保护电路可以消除或减少所受影响的下行端口的功率。
预设值不能超过5.0A，而且必须足够大于所允许的最大端口电流或时间延迟的瞬态电流(例如，开机，动态连接或重新配置时)可以受到过电流保护。
图3 美国力特为USB 3. 0推荐的PTC产品流。
两端口的应用程序设计人员可以把两个端口(总输出1.8安)联系在一起，使用一个PTC保护两个端口，产品型号1206L350SLYR是一个不错的选择，因为它在60℃时可以保持2.19安的电流。
所有推荐的型号都是能够在故障电流为8安的时候，以用时小于5秒的速度启动，以此满足各方面的安全考虑。
发生静电放电事故时电压往往可以高达15千伏甚至更高，其会导致软故障，潜在损害或灾难性故障。
额外的ESD保护是提高现代界面端口生存能力的必要条件。
为了确定外部ESD事故的预防系统，已经开发了几个测试标准，其中国际电工委员会(IEC)61000-4-2条款受到最广泛的认可。
USB电路保护技术运用
USB电路保护技术运用USB（Universal Serial Bus）是一种通用的、用于连接设备之间的电缆，它广泛应用于计算机、电子设备和移动设备等各个领域。
由于USB接口被广泛使用，为了保护USB接口和相连设备免受电路故障和损坏的影响，USB电路保护技术的运用变得非常重要。
本文将重点介绍USB电路保护技术的运用。
1.过压保护技术过压保护技术用于防止过高的电压对USB接口和相连设备造成损坏。
当输入电压超过设定的阈值时，过压保护电路会迅速切断电路连接，以保护设备。
常见的过压保护技术包括使用二极管来限制电压范围、使用过压检测电路来监测电压并切断电路连接等。
2.过流保护技术过流保护技术用于防止过高的电流对USB接口和相连设备造成损坏。
当电流超过设定的额定值时，过流保护电路会迅速切断电路连接，以保护设备。
常见的过流保护技术包括使用保险丝、电流限制电路、电流传感器等。
3.反向电压保护技术反向电压保护技术用于防止反向电压对USB接口和相连设备造成损坏。
当反向电压出现时，反向电压保护电路会迅速切断电路连接，以保护设备。
常见的反向电压保护技术包括使用二极管、MOS管等。
4.静电保护技术静电对USB接口和相连设备也会造成损坏。
静电保护技术用于防止静电对USB接口和相连设备造成损坏。
常见的静电保护技术包括使用防静电涂层、静电保护二极管等。
5.过温保护技术过温保护技术用于防止过高的温度对USB接口和相连设备造成损坏。
当温度超过设定的阈值时，过温保护电路会迅速切断电路连接，以保护设备。
常见的过温保护技术包括使用温度传感器、热敏电阻等。
6.独立电源电路技术独立电源电路技术用于提供稳定的电源供应。
USB接口通常使用主机的电源供应，但对于一些高功率设备，需要使用独立的电源电路来提供稳定的电源供应。
独立电源电路技术可以避免因主机电源输出不稳定而导致设备损坏的问题。
7.过电流保护技术过电流保护技术用于防止过大的电流对USB接口和相连设备造成损坏。
USB充电器和便携式设备保护电路
线器 或 Ｕ Ｂ充 电器 连 接 后 ，便 携 式 设 备 计 提 供 简 单 、 成 本 效 益 高 的 保 护 方 案 。 Ｓ 要检 测 Ｖ Ｕ Ｂ Ｓ上 的 电压 ， 携 设 备 必 须 确 Ｕ Ｂ 充 电 必 须 在 每 个 端 口可 靠 地 支 持 便 Ｓ 定 它连 接 的是 什 么 ， 适 当 限 制 电流 。 并 １５ 的 最 小稳 态 电流 ， 在 故 障 情 况 下 将 Ａ 并 新 标准 大 大 提 高 了 允许 流 向 Ｕ Ｂ设 最 大 电流 限 制 在 ５ 以 下 ，持 续 ６ ｓ的 时 Ｓ Ａ ０
备 的 电流 总 值 （ 大额 定 电 流达 １５ ， 最 Ａ） 取 间 。 代了Ｕ Ｂ． Ｓ １ ０和 ２Ｏ的 Ｏ５ ． Ａ。这种 大 电流 保 护主机 ／ 集线器 充 电器 应 用 需 要 更 加 可 靠 和 稳 健 的 保 护 电路 来 对 于 主机 ／ 线 器 充 电器 正 常 使用 状 集
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图 ２专 用 ＵＳ 充 电 器的 过 流保 护 方 案 Ｂ
防止 因过 压瞬 变和 过流 情况而 导致设 备 态 下 ，便 携 设 备 不 会 让 电压 下 降 到 ２Ｏ ． Ｖ
受 损。 以下 。它 必须 在 慢 速 或全 速 充 电时将 来 自 过 压 瞬 变 一般 是 由 Ｅ Ｄ （ 电放 电 ） 主 机 ／ 线器 充 电器 的 电流 限 制 在 １５ ， Ｓ 静 集 ． Ａ 引起 的 ， 它 既可 能在 电力 线 路 上 发 生 ， 也 在 快速 充 电时 将 电流 限制 在 ０９ ． Ａ。 低 成 本 方 案 使 用
一款USB通用电源适配器原理分析
一款USB通用电源适配器原理分析本USB通用电源是JM5540型电源适配器，输出插口采用的是标准的USB接口．既可为采用USB接口供电的数码设备直接提供电源，还可以通过转接线作充电器。
其输人参数是:100-240VAC、0.2A、50/60Hz；输出参数是:5.5V、0AADC。
实绘该适配器电路图见附图所示，工作原理简述如下。
220 VAC通过保险电阻RO,R1后加至由D1-D4构成的整流桥上．整流后得到约3 00VDC再经Cl滤波后分成两路，一路经过TR1的N1线圈加至T1的集电极，另一路贝iJ经过R2加至T1的基极，为T1的启动提供一个基极电流，于是在T1的集电极上就有电流产生，通过开关变压器TR1的藕合作用、在其反馈线圈N3上产生和N1线圈上同向的感应电压，这个电压通过C3,R3加到TI的基极并使基极电流增大。
T1很快饱和导通，集电极电流也随之迅速增加。
当T1集电极电流增大到使R7上的压降足以使T2饱和导通时，则T2导通，降低了TI的基极电压，使T1退出饱和导通并趋于截止。
这时TR1的N1线圈感应出下正上负的电压，这个电压又使其反馈线圈N3上也产生和N1线圈上同向的感应电压。
可是由于C3上的电压不能突变，T1仍处于截止状态。
此时C3和反馈线圈N3上叠加电压通过R3、T2的基极、R9,R7放电。
然后T1的基极电压又为正值并继续增加直至其又饱和导上述过程使电路产生振荡R9用于减小前后级的影和导通过改变其阻值可以改变开关电路的振荡频率。
次级线圈N2感应出的电压经D7整流、C5滤波再经限流电阻R15后输出5.5V的电压。
其中R6、9014LED 1(红）用作指示电路LED1点亮表明电路工作正常电路主要是由U1、U2及T2构成，其中R18,R19构成取样电路；D6,C4为U1提供工作电源；U2为稳压电路提供基准电压，约2.49 V左右。
当由于某种原因使输出电压升高时，R16上的压降增加，电流增大，但是U2提供的基准电压并不变化，则内部发光管的电流也增加，发光增强,U1内部光敏管的导通随之增强，从而使T2基极电位上升，导通也增强，迫使T1的基极电压下降，降低其饱和导通时间以达到降低输出电压的目的；反之，当输出电压降低时控制过程正好相反。
USB电路端口抗干扰保护设计方案
USB电路保护设计方案作者：Adrian Mikolajczak PPTC（聚正温度系数）装置是对电脑及有关装置提供电流过载保护的一种既可靠又经济的解决方案。
由于这种装置设有各种尺寸和功率范围，让电路设计者可以选择最合适的款式以满足电路设计和USB规范的需求。
现时的USB技术使得各种能够自行识别的外部设备与电脑联接，并自行装载驱动程序以运行新的装置。
而一般即插即用装置，需要有电源的USB接口进行数据传输并提供电源。
当发生短路或连接了受损设备时，如受损的电缆或联接头插入USB接口时，必须对USB集线器及主机装置提供有效保护。
由于这种情况在PC或集线器的使用过程中经常发生，U SB规范中要求对装置进行可复式电流过载保护，特别指出"PPTCs"是理想的保护技术。
USB装置可归类为向USB提供额外联接点的集线器，或是为系统提供其它功能的功能模块（例如数控操纵杆）。
集线器装置还可进一步分为总线供电和自供电两种。
总线供电集线器从USB连接头的电源插脚取得所有内部功能模块和后续接口所需的电源。
集线器从前级的装置中可获取高达500毫安的电流。
而有源总线集线器的外接口每个可获得高达100毫安电流，最多可有4个外接口。
自供电集线器用于内部功能和后续接口的电源并不是来自USB接口，尽管前级的USB 接口能够提供100mA的电流并使得当集线器发生断电时，界面仍然能够正常运行。
集线器必须能够为所有後级联接上提供高达500毫安电流。
USB规范对电流过载保护的要求如下：* 为安全起见，主机和自供电集线器必须提供电流过载保护。
* 集线器必须设有对电流过载检测并且能够将检测结果传达给USB软件。
* 如果由于一批后续接口取电而导致整体电流超过预设定值，电流过载保护电路必须要能够消除或减少所有受影响的后续接口的电源。
* 电流过载跳闸点不能超过5.0安培，而且必须高於最大允许的接口电流，使得瞬间电流(例如，电源打开或动态联接或重新配置时)不会导致电流过载保护器跳闸。
最新标准的手机USB充电和过压保护方案
最新标准的手机USB充电和过压保护方案中国信息产业部发布的“YD/T 1591-2006移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试办法”标准已经强制执行，预计这一举措将大幅削减中国每年与新手机一起销售的电池充电器的数量，从而降低手机总体材料成本，并削减废弃装置带来的环境污染。
YD/T 1591标准涉及两大部分，分离是移动通信手持机侧(简称“手机侧”)和充电器侧。
手机侧指的是手机加上手机衔接充电器直流输出端的线缆及其插头，由手机创造商提供；充电器侧指充电器及直流输出衔接插座，由充电器厂商提供。
YD/T 1591标准手机侧的要求主要分为三个部分，分离是手机侧衔接接口电气性能要求(标准4.2.3.1)、手机侧充电衔接接口及线缆要求(标准4.2.3.3、4.2.3.4)和手机侧供电装置识别(标准4.2.3.5)。
本文将重点结合手机侧的要求来分析充电和过压庇护设计策略，以及相应的解决计划。
图1：YD/T 1591-2006 标准所涵盖手机侧和充电器侧两大部分。
手机充电要求及不同充电解决计划比较通常所称的手机充电器事实上是沟通/直流(AC-DC)电源适配器，真正的充电电路乃是在手机内部。
按照YD/T 1591标准要求，手机充电接口直流输入也就是充电器的输出电压为5 V±5%，即范围为4.75 V"5.25 V；标准充电器的充电为300 mA至1,800 mA，非标准充电器(如笔记本电脑的USB端口等)的最大充电电流为500 mA。
无论充电器的输出功率如何，手持机侧充电控制电路应能按照自身需求实施平安充电，不应浮现过热、燃烧、爆炸以及其它电路损坏的现象。
在手机内部的充电电路方面，业界有着不同的解决计划，主要包括分立式充电IC、集成式充电IC、(PMIC，或称电源管理单元，简称PMU)+外部充电功率元件等三种。
这三种计划各有其特点。
其中，对于分立式充电IC计划而言，优点在于便于增强或修改功能，从而更有利于实第1页共6页。
能够对电池进行保护的USB接口充电电路
能够对电池进行保护的USB接口充电电路
现如今USB数据接口已经成为了世界范围内个人电脑、智能手机、移动设备等产品的标准外接接口之一。
并且随着科技的发展，USB接口不单单再是对数据进行单一的传输，还肩负起了为智能设备进行充电媒介的作用，这也是目前UCB接口应用的热点之一。
本文将为大家介绍一种能够防止电池漏电的USB接口锂离子电池充电电路设计方案。
图1
如图1所示，图1是由MAX1551/1555构成的一种实用USB锂电池充电电路。
MAX1551/1555是MAXIM公司设计生产的USB单节锂电池充电芯片，为5引脚薄型SOT23封装，允许USB接口或者墙壁AC适配器3.7V~7V范围的电压输入。
芯片内部还具有温度限制电路。
对于此电路，当连接到USB口但无墙壁AC适配器的DC电源时，充电电流被设定为100mA（最大值）。
这样在不需要端口通信的情况下，就允许从供电的或未供电的USB口充电。
当DC电源接通后，充电电流被设定为
280mA（典型值），同时USB接口的输入自动被切断。
如果两个输入端都无电压输入，电路则自动截止，这时电池的反向漏电流小于5uA，无需外加二极管来防止电池漏电而发生损耗。
当电池电压低于3V时，会进入充电电流被限定为40mA的预充电模式（涓流充电状态），只有当电池被充到3V以上时才进入正常的充电模式（100mA或280mA）。
这样的模式保护了深度放电的电池。
图3和图4分别。
USB电源适配器的电路保护方案
USB电源适配器的电路保护方案
随着当今社会人们手中的手机、平板电脑等智能手持设备功能的不断升级强大，娱乐和个性化的应用也使得设备的电池的续航能力成为其中的一个死角。
现实生活中我们可能经常会看到我们周边的朋友随身带个移动电源，没有随身电源就只能随时找地方对设备充电了。
因此电源适配器作为标配产品一直成了人们的必需品。
从苹果手机的USB电源适配等为代表的小型化适配器越来越受人亲睐，越来越多的电路元器件的SMD小型化封装让以往常见的电源充电器能
够做到更加的小巧玲珑，集美观与便携于一体。
本文从内部电路重要的安规器件保险丝的应用角度，说明AEM科技推出的创新型SMD 250VAC FUSEMF2410系列适应潮流，如何布局在这类小尺寸AC/DC电源适配器上的交流应用，并如何做到我们倡导的该断时及时断，不该断是不能断，时时保障安全！的要求。
作为一款UMF通用模块型保险丝，必须让工程师在设计初考虑满足下述要求。
一、结构上最大限度满足小尺寸电源适配器对器件的小体积要求。
USB充电器电路分析(开关电源)
USB充电器电路分析（开关电源）这个电路的专业名称叫RCC电路, RCC（Ringing Choke Converter或Reverse Coupled Converter)英文缩写，Reverse Coupled Converter 能量输送方式.(反向) Ringing choke converter是指开关管在关断时的谐振为能量(反向)输送所吸收。
它是一种非定频电源。
在开关电源里RCC就是由三极管和MOV管或三极管和三极管构成的自激振荡的电路，导通时通过变压器的储能在止截时向次级输出能量。
整个电路可以分为四个部分：直流整流电路电路，交流逆变电路，保护电路，电源输出电路一、直流整流电路电路：220V的交流电经R1（相当保险丝）限流后，通过D1~D4整流成直流。
二、交流逆变电路（自激振荡电路）振荡产生过程：1.A点直流电通过R3，注入Q1基极，Q1微微导通，主绕组电流增大，在变压器主绕组①-②（一般是70匝）产生①正②负的感应电压（不是电动势），同理在反馈级③-④产生③正④负的感应电压，反馈电压通过C1，给Q1正反馈（向上），使Q1饱和导通。
2.Q1完全导通后，主绕组的电流不再变化（此时电流最大），磁通也没有变化，反馈感应电压为0v，Q1的基极的电流又回到初始状态（只有R3上的电流，还会向C1再充一点），Q1开始微微关闭，主绕组电流减少，感应电压出现反向，在反馈级产生③负④正的感应电压，通过C1的正反馈（向下的），加速Q1的关闭。
3.Q1完全截止后，主绕组的电流没有变化（此时电流为0），磁通没有变化，反馈感应电压为0v，Q1的基极只有R3的电流，Q1开始微微导通。
三、保护电路：1.当主电路过流时，在R6上电压增大，经过R7提高了Q2的基极电压，Q2导通。
Q1的基极电压立即释放，Q1截止，限制了主电路中的电流。
2.Q1截止，在反馈级产生③负④正的感应电压，D5和C3组成半波整流滤波电路，在B点得到和输出电压相同的直流电压(反馈绕组和次级绕组匝数相同，一般是12匝)，R5是它们的负载，进一步稳定B 点电压。
USB 3.0的电路保护方案攻略
USB 3.0的电路保护方案攻略 最新USB 3.0协议（或SuperSpeed USB）被开发用于提供更高的数据传输速率，并通过支持每个端口上的更高电流水平提高供电能力。
它包含新的电源管理功能，以及可向后兼容USB 2.0设备的新电缆和连接器。
最显着的变化是，4条附加的铜数据线被平行地增加到现有的USB 2.0总线中（如图1所示）。
这些附加的铜数据线被用来传输超高速数据，但也会传输ESD（静电放电）和其它有害的瞬态电压。
图1：修订后的USB 3.0协议增加了一条双单工数据通道。
USB 3.0增加的电流和供电能力意味着需要新的电路保护方案。
经过改进的电路保护方法可以帮助保护USB 3.0应用免受过流、过压及ESD瞬态电压带来的损害。
USB 3.0的过流保护 USB 3.0通过两个部件提供电源：一个标准的主机（A型连接器）以及一种新型供电设备（Powered-B连接器）。
最新SuperSpeed规范提高了可供给USB设备的电流总量（从0.5A提高到0.9A）。
新的Powered-B连接器允许一个USB设备以高达1.0A的电流给另一设备充电。
由于过流状态会影响电源总线，所有的电源（如主机、集线器和Powered-B设备）都必须提供过流保护。
过流保护也是UL60950标准所要求的。
与USB 2.0类似，所有类型的USB 3.0主机必须提供电源。
USB 3.0的单个单元负载重定义为150mA，比USB 2.0的100mA略有增加。
现在，一个USB 3.0主机必须能够每端口支持多达6个单元（900mA）。
此外，USB 3.0集线器可能不再需要总线供电了。
所有USB 3.0集线器现在必须每个端口都能够支持900mA的电流。
此外，支持USB充电和USB 3.0的系统需要能承受更高电流的过流保护器件。
USB充电器规范采用与USB 2.0相同的引脚配置，但允许更高的电流（每端口高达1.5A）。
最后，USB 3.0定义了一种新的Powered-B连接器，其主要的好处是更好的便携性。
USB供电的电气特性和防护措施
USB供电的电气特性和防护措施USB供电保护的中心议题：USB供电的电气特性和防护措施几种不同的保护等级USB供电保护的解决方案：应用安森美半导体公司提供的NCP360和NCP361提高安全性如今大多数电子设备都有USB连接器，它们通过USB实现数据交换和/或对便携设备的电池充电。
虽然USB这种通信协议已经相当普及，但当目标应用需要通过USB连接为设备供电时，必须注意一些安全防范措施。
电气特性和防护措施通过USB连接的下游系统可以由多种类型的主机来供电。
在连接个USB供电保护的中心议题：USB供电的电气特性和防护措施几种不同的保护等级USB供电保护的解决方案：应用安森美半导体公司提供的NCP360和NCP361提高安全性如今大多数电子设备都有USB连接器，它们通过USB实现数据交换和/或对便携设备的电池充电。
虽然USB这种通信协议已经相当普及，但当目标应用需要通过USB连接为设备供电时，必须注意一些安全防范措施。
电气特性和防护措施通过USB连接的下游系统可以由多种类型的主机来供电。
在连接个人计算机(PC)等标准USB源设备时，连接器上将包含Vbus电源端子和数据端子(D+和D-)。
Vbus电压值由USB规范明确定义：额定电压为5V，最高可达5.25V。
事实上，较长的线缆会因串连电感产生振铃现象。
这个最大振铃纹波电压取决于移动设备的输入电容和寄生电感。
售后非原配件往往具有较低的性能，电缆也会有较高的寄生参数，这些因素对连接的外设可能造成潜在危害。
通常Vbus引脚连接至收发器的电源输入引脚(有时会通过最大额定电压为6V的低压降稳压器进行连接)，在Vbus电源用于对锂离子电池充电时(大多数情况下最大额定电压为7V或10V)也可以连接至充电器的输入引脚。
但用户也可以连接外设为内置锂离子电池充电(如图1的墙适配器部分)，然后使用市场上出售的墙适配器。
在这个案例中，仅有Vbus引脚和GND被连接，而D+和D-被短路。
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USB电源适配器的电路保护方案来源：AEM科技作者：郭田青[导读]从苹果手机的USB电源适配等为代表的小型化适配器越来越受人亲睐，越来越多的电路元器件的SMD小型化封装让以往常见的电源充电器能够做到更加的小巧玲珑，集美观与便携于一体。
本文从内部电路重要的安规器件——保险丝的应用角度，说明AEM科技推出的创新型SMD 250VAC FUSE——MF2410系列适应潮流，如何布局在这类小尺寸AC/DC电源适配器上的交流应用，并如何做到我们倡导的“该断时及时断，不该断是不能断，时时保障安全！”的要求。
关键词：快速充电方案UMF电源适配器随着当今社会人们手中的手机、平板电脑等智能手持设备功能的不断升级强大，娱乐和个性化的应用也使得设备的电池的续航能力成为其中的一个死角。
现实生活中我们可能经常会看到我们周边的朋友随身带个移动电源，没有随身电源就只能随时找地方对设备充电了。
因此电源适配器作为标配产品一直成了人们的必需品。
从苹果手机的USB电源适配等为代表的小型化适配器越来越受人亲睐，越来越多的电路元器件的SMD小型化封装让以往常见的电源充电器能够做到更加的小巧玲珑，集美观与便携于一体。
本文从内部电路重要的安规器件——保险丝的应用角度，说明AEM科技推出的创新型SMD 250VAC FUSE——MF2410系列适应潮流，如何布局在这类小尺寸AC/DC电源适配器上的交流应用，并如何做到我们倡导的“该断时及时断，不该断是不能断，时时保障安全！”的要求。
作为一款UMF通用模块型保险丝，必须让工程师在设计初考虑满足下述要求。
一、结构上最大限度满足小尺寸电源适配器对器件的小体积要求以USB power Adapter为例，在这个层面上，结构限制了内部元件的体积，例如硬币大小的PCB面积也让SMD元件成了工程师的首选。
图1 整体设计的PCB面积均如硬币大小，可以让外观做到迷你型。
作为安规元件的保险丝，MF2410通用模块保险丝满足了上面的小体积和SMD工艺的需求。
相对于传统保险丝的尺寸，MF的体积小优势十分明显。
我们来看看市面上常用的几种保险丝尺寸大小比例：表1 常见保险丝尺寸比较图2 可以看出MF 通用模块保险丝最大限度满足对体积的要求。
二、适合回流焊与波峰焊的SMT工艺从生产工艺上讲，AEM 的MF保险丝材料与结构独具特点，这种SMT生产工艺不单省却了不少人工与辅材成本，根据我们对采用SMD fuse的客户原因调查，插件的引脚弯折加工导致fuse本体坏也是其中一种原因。
其次，由于电源电路插件的元件必不可少，因此生产工厂有采用波峰焊焊接的方式，保险丝需要承受波峰焊锡高温，与业界其它SMD陶瓷保险丝相比，AEM 的UMF通用模块式保险丝以环氧树脂为基体，电镀通孔的连接方式使熔丝与端头形成可靠的电连接和机械连接，不存在端头焊接受热脱帽现象，耐高温的能力突出。
图3 满足波峰焊、回流焊或手工焊的焊接工艺三、基于电源电路设计的应用USB 电源适配器电路属于AC/DC电源线路，典型的开关电源组成如下：开关电源电路组成框图开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
1、常见输入电路对保险丝的雷击测试考量：1.1、AC 输入防雷电路工作原理：雷击测试时，由 MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
当然在实际客户应用中，基于成本考虑，大部分厂家对F2、F3只在严酷的环境中使用。
典型电路单元如下：1.2、我们来计算差模雷击对保险丝的要求：>>电路若有阻抗（如MLV），Peak值估计大约为理论值的60~70%；例如，典型的雷击电流波形和参数如下：根据IEC最新标准要求四个相位角度测试至少10次，计算：对于差模500v，I²T= 0.5*（250A*70%）^2*30us=0.416A²S.由此估算：差模500V，需要保险丝的I²t至少0.46A²S以上，MF2410系列1A保险丝在在该时间段I²t为0.6A²S，满足500V雷击要求。
对于差模1000v，I²T=0.5*（500A*70%）^2*30us=1.83 A²S.由此估算：差模1000V，要求2以上，MF2410 2A保险丝在该时间段I²t为3 A²S，因此可以满足该级别雷击的需求。
根据欧规EN55024 和国标GB17618标准，通信类消费电子产品电源（charge、Adapter…）以雷击差模1000V，共模2000V为标准。
因此，基于2410尺寸的MF 2A保险丝满足差模1KV 的雷击要求。
2、对开机浪涌的防护为了避免保险丝不正常的熔断，除了要知道AC/DC电源正常工作电流，工程师对Inrush current进行计算评估也显得相当重要。
电源电路存在较大的储能元件，AC输入端的滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
如电路图中，当电源通电瞬间，要对 C5 充电。
由于瞬间充电电流大，对保险丝熔丝形成熔断风险，这种情况要求工程师对Inrush current做计算评估了，再选定额定电流规格的保险丝。
例如，我们曾对采用4.7uf的电解电容的10W电源适配器捕捉的Inrush current 波形情况如下：上图参数如下： Inrush Current ： Ipeak=35.9A；Duration ： t≈30us计算Inrush I²t=1/2* Ipeak²*t=0.0019 A²S，按照保险丝脉冲折减比例，满足100000次开机浪涌的需求，保险丝的I²t（热熔值）需要满足：0.0019/20%=0.095 A²S所以需要保险丝的I²t≥0.095A²S，从抗电流浪涌角度MF2410F0500TM以上型号保险丝均满足要求。
3、UMF保险丝的通用性问题保险丝除了满足电路的上述要求外，产品的通用性也是工程师考虑的问题，作为安规器件，如此小尺寸的保险丝，获得通往各国市场的安规认证，也是获得客户订单必要条件。
事实上，AEM推出的这款全球技术领先的产品，以全球最小尺寸符合IEC60127-4标准，同时取得欧规、美规、CQC、KC、PSE、VDE等国家和地区安规认证。
满足人们对保险丝熔断保障安全的要求。
应用于新型USB电源适配器快速充电技术方案#e#4、应用于新型USB电源适配器快充电技术方案。
如今人们的手机和平板电脑等移动设备的屏幕越来越大，设备耗电量的越来越高的情况，市场要求电源制造商须在更小的产品体积当中提供更大功率的充电功能。
目前，最新的AC/DC适配器解决方案是基于高通Quick Charge 2.0协议的快速充电解决方案。
作为最新的USB电池充电技术，它使支持Quick Charge 2.0的被充电设备比传统的USB充电方式快至75%。
图4 采用MF2410 2A/250VAC fuse的 iwatt 快充方案图4 为基于Dialog 公司2014年初推出的iw620+iw1760的快速充电设计方案实物图，电路的设计思路为iW620快速充电接口IC可以通过USB数据线检测到支持Quick Charge 2.0的移动设备发出的指令，然后与iW1760 PWM原边控制器进行通信，对电源适配器输出电压进行配置。
位于初级侧的iW1760就可提供电流感应。
通过其可编程的主动快速放电专利技术能将输出电压从9V或12V降至5V，因此，当用户拔掉连接Quick Charge 2.0手机的USB数据线，再将其连接至非Quick Charge 2.0手机时，iW620可以迅速把输出电压降至5V，避免对其造成损坏。
原理图如下：这类代表着最新USB充电技术的AC/DC适配器选择SMD fuse的优势除了前述的参数满足要求外，还具备下列的优势：4.1 、MF保险丝支持更低的待机功耗和更高的性价比为了应对日益严苛全球环保法规，例如欧盟的外部供电能源效率行为准则（Code of Conduct， CoC）对充电产品的功耗和效率都提出了具体的更高要求。
因此电源方案制造商有必要对快充方案做到待机功耗足够小和高效率的运作输出充电功率。
目前市场上有采用保险电阻的电源适配器，功耗远大于应用保险丝的功耗。
例如，选用市面上常用的10Ω5% 1W的保险电阻与MF 2410F1.000TM（内阻约0.0084Ω）功耗相比：W=I²R，输入阻抗的增大，将给整个系统增加无谓损耗。
现今，由PI、Dialog、NXP等电源IC领导厂商纷纷推出兼容Quick Charge 2.0协议的快速充电的电源IC，预计未来几年支持Quick Charge 2.0协议的AC/DC适配器将逐步普及。
这类新型的小尺寸低功耗 USB电源适配器追求的元件SMT工艺化，逐渐降低生产企业人力成本等。
随着市场的逐步扩大，又促使SMD元件厂家推出更符合市场要求的价格，进一步满足小型电源适配器对元件高性价比的要求。
综上所述，对MF2410系列 250VAC fuse从产品尺寸、工艺、安规和功耗等在这种小尺寸低功率AC/DC 电源适配器上应用的几个角度进行了阐述，说明这类SMD 250VAC fuse电路保护元件将逐步在AC/DC电源市场占据主流应用。