在筆者的冷鏈記錄儀壓力測(cè)試儀表讀卡器等項(xiàng)目中，均涉及到了USB數(shù)據(jù)線充電,一般的USB接口只能提供5V/500mA的電源，而電源適配器則可以提供1A以上的輸出，為了兼顧安全充電和快速充電，充電器識(shí)別是非常必要的。本文將介紹如何使用Silicon Labs（亦稱芯科科技）的USB橋接芯片－CP2102N讓單節(jié)鋰/鋰聚合物電池充電管理芯片具有充電識(shí)別功能的方法。

電池充電管理芯片典型應(yīng)用電路中，RIREF為充電電流編程電阻，配置成不同的阻值對(duì)應(yīng)不同的恒流充電電流。我們這里選擇2000mAh的鋰離子電池作為案例展開介紹。我們一般選擇兩檔充電電流500mA或900mA。因此，需要對(duì)輸入電源類型加以識(shí)別，并且配置到最佳的充電電流。

Silicon Labs提供的新一代USB轉(zhuǎn)串口橋接芯片CP2102N不但較上一代產(chǎn)品更有成本效益，而且在功能上有很多創(chuàng)新。其中，符合USB-BCS 1.2規(guī)范的充電器識(shí)別功能就是一大亮點(diǎn)。CP2102N有三個(gè)充電器識(shí)別功能的專用引腳，分別是CHREN、CHR0和CHR1，這三個(gè)引腳均為高電平有效。CP2102N電路如圖所示：

我們選擇的電池是2000mAh的鋰離子電池，推薦快速充電電流為0.5C，也就是1000mA。因此我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是接入電腦USB接口時(shí)充電電流盡可能為500mA，接入電源適配器，充電電流盡可能最大。因此CP2102N的CHREN連接電池充電管理芯片的EN，用于控制充電芯片的啟停。

根據(jù)芯片官方手冊(cè)中描述，在IREF≥100mA的情況下，IREF = 12230 /RIREF - 8 (mA)。CHR0通過NMOS選通24.3k電阻，用于使能500mA充電。CHR1通過NMOS選通31k電阻，用于使能390mA充電。由于CHR1高電平時(shí)，CHR0必定也是高電平，所以此時(shí)的RIREF為24.3k和31k電阻的并聯(lián)，總的充電電流預(yù)期是890mA，接近電池充電管理芯片的額定最大值900mA。

實(shí)現(xiàn)芯片硬件后，我們需要使用Simplicity Studio V4的Xpress Config組件對(duì)CP2102N進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置來啟用充電器識(shí)別功能。配置過程如下：

將CP2102N接入電腦的USB接口；

啟動(dòng)Simplicity Studio，選定已連接的設(shè)備，并打開Xpress Configurator組件；

在Configuration Groupings欄目里面查找PortConfiguration:GPIO標(biāo)簽，在Battery Charging選項(xiàng)列表中，由“Disabled”改變?yōu)椤癎reater than 500mA”，此時(shí)，在GPIO設(shè)置標(biāo)簽中的三個(gè)專用引腳CHREN、CHR0、CHR1的IO狀態(tài)自動(dòng)由“Open Drain”強(qiáng)制設(shè)置為“Push-Pull”且手動(dòng)設(shè)置無效；

選擇保存下載，當(dāng)芯片配置生效后Xpress Config會(huì)對(duì)其自動(dòng)復(fù)位并完成配置。

需特別注意：配置后的芯片，如使用電腦USB接口充電時(shí)，會(huì)在某些操作系統(tǒng)的電腦上出現(xiàn)芯片自動(dòng)關(guān)閉，現(xiàn)象就是CHREN、CHR0、CHR1均會(huì)輸出低電平，而且在VCP串口被打開時(shí)不會(huì)出現(xiàn)。分析判斷得知，這是由于操作系統(tǒng)允許設(shè)備掉電以節(jié)約電能，我們只需要如下步驟即可關(guān)閉：

在設(shè)備管理器中找到“端口（COM和LPT）”并展開，找到“Silicon LabsCP210x USB to UART Bridge(COMn)”的設(shè)備；

雙擊此設(shè)備或右鍵打開“屬性”，找到“電源”標(biāo)簽頁(yè)；

將選項(xiàng)“允許計(jì)算機(jī)關(guān)閉此設(shè)備以節(jié)約電源（A）”的勾選去掉，并單擊“確定”，設(shè)備就不再會(huì)自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能模式了。

經(jīng)過如上兩組設(shè)置步驟，整個(gè)充電電路即可正常工作了。我們將USB插頭接入電腦USB端口或電源適配器的時(shí)候，就會(huì)通過識(shí)別功能檢測(cè)接入的設(shè)備類型，并且在三個(gè)端口上有所體現(xiàn)。

USB插頭接入電腦USB接口時(shí)，CHR1輸出低電平，CHREN和CHR0輸出高電平，表示可以提供500mA的電流。而接入5V1A電源適配器的時(shí)候，三個(gè)端口均輸出高電平，表示可以提供500mA以上的電流。當(dāng)USB不接入任何電源的時(shí)候，三個(gè)端口均輸出低電平，符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。

以上就是如何使用CP2102N讓電池充電管理芯片具有充電識(shí)別功能的方法，由于CP2102應(yīng)用非常廣，如果您的產(chǎn)品正好具有鋰電池充電功能，那趕快升級(jí)CP2102N吧！