مبدأ العمل لشاحن USB يتضمن بشكل أساسي بروتوكول الاتصالات USB-PD واستراتيجية الشحن لبطاريات الليثيوم أيون.
يستخدم بروتوكول اتصالات USB-PD إشارة FSK التي تم ربطها AC على VBUs للاتصالات نصف الذروة لتحقيق عملية الشحن للهاتف المحمول والشاحن. عند توصيل الكبل ، يتم إجراء اتصال SOP لبروتوكول USB-PD على خط CC (قناة تكوين اتصال واجهة Type-C) لتحديد مواصفات نقل الطاقة. تسأل نهاية الحوض نهاية المصدر لمعلمات تكوين الطاقة التي يمكن توفيرها (مثل 5V ، 9V ، 12V ، إلخ). تتضمن عملية الاتصال:
تبدأ نهاية الحوض SOP (قطاع البدء) للتقدم للحصول على معلومات المواصفات التي يمكن أن توفرها نهاية المصدر.
ترد نهاية المصدر مع قائمة المواصفات التي يمكن توفيرها.
تحدد نهاية الحوض الجهد والزوج الحالي ويرسل طلبًا.
يقبل محول نهاية المصدر الطلب بعد فك التشفير الداخلي والتحويل ، ويضبط إخراج المحول ، ويحقق جهد شحن مستقر والتيار.
تتطلب استراتيجية الشحن لبطاريات الليثيوم أيون اهتمامًا خاصًا. سوف تقصر طرق الشحن غير الصحيحة عمر البطارية وحتى تسبب مشاكل السلامة. تتضمن عملية الشحن عادة مرحلة ما قبل الشحن ومرحلة شحن سريعة:
pre-charge phase : عندما يكون جهد البطارية أقل من عتبة معينة ، يجب أن يكون تيار الشحن صغيرًا جدًا ، بحيث يمكن للبطارية قبول الشحن العالي الجهد وإطلاق حالة حماية البطارية.
مرحلة الشحن السريع : عندما يتجاوز جهد البطارية عتبة الشحن المسبقة ، يدخل الشاحن في وضع التيار الثابت (CC) ويوفر التيار للبطارية وفقًا لتيار ثابت محدد مسبقًا ، وعادة ما يكون بين 0. 5C و 1C. عندما يصل جهد البطارية إلى الجهد المقنن ، ينتقل الشاحن إلى وضع الجهد الثابت (CV) ، ويتناقص تيار الشحن تدريجياً لتجنب الشحن الزائد.
يحتاج تصميم شاحن USB إلى النظر في العديد من العوامل ، بما في ذلك التكلفة والحجم والوزن ووقت الشحن وميزانية الطاقة. بعد توصيل جهاز USB بمنفذ USB ، يمكن للجهاز إدخال حالة عمل بالكامل في أسرع وقت ممكن. في الوقت نفسه ، يعد وقت شحن البطارية المسموح به وميزانية الطاقة اعتبارات مهمة أثناء التصميم.
