Η αρχή λειτουργίας του φορτιστή USB περιλαμβάνει κυρίως το πρωτόκολλο επικοινωνίας USB-PD και τη στρατηγική φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου.
Το πρωτόκολλο επικοινωνίας USB-PD χρησιμοποιεί το σήμα FSK συζευγμένο με AC σε VBUs για επικοινωνία μισής διπλής όψης για να πραγματοποιήσει τη διαδικασία φόρτισης του κινητού τηλεφώνου και του φορτιστή. Όταν το καλώδιο είναι συνδεδεμένο, η επικοινωνία SOP του πρωτοκόλλου USB-PD πραγματοποιείται στη γραμμή CC (κανάλι διαμόρφωσης επικοινωνίας τύπου C) για να επιλέξει την προδιαγραφή μετάδοσης ισχύος. Το τέλος του νεροχύτη ζητά το τέλος της πηγής για τις παραμέτρους διαμόρφωσης ισχύος που μπορούν να παρέχονται (όπως 5V, 9V, 12V, κλπ.). Η διαδικασία επικοινωνίας περιλαμβάνει:
Το άκρο του νεροχύτη ξεκινά το SOP (τμήμα εκκίνησης) για να υποβάλει αίτηση για τις πληροφορίες προδιαγραφών που μπορεί να παρέχει το τέλος της πηγής.
Το τέλος της πηγής απαντά με μια λίστα με προδιαγραφές που μπορούν να παρέχονται.
Το τέλος του νεροχύτη επιλέγει ένα ζεύγος τάσης και ρεύματος και στέλνει ένα αίτημα.
Ο προσαρμογέας τελικής προέλευσης αποδέχεται το αίτημα μετά από εσωτερική αποκωδικοποίηση και μετατροπή, προσαρμόζει την έξοδο του προσαρμογέα και επιτυγχάνει σταθερή τάση φόρτισης και ρεύμα.
Η στρατηγική φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή. Οι λανθασμένες μέθοδοι φόρτισης θα μειώσουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και ακόμη και θα προκαλέσουν προβλήματα ασφάλειας. Η διαδικασία φόρτισης περιλαμβάνει συνήθως μια φάση προ-φόρου και μια φάση ταχείας φόρτισης:
Pre-charge φάση : Όταν η τάση της μπαταρίας είναι κάτω από ένα ορισμένο όριο, το ρεύμα φόρτισης πρέπει να είναι πολύ μικρό, έτσι ώστε η μπαταρία να δεχθεί τη φόρτιση υψηλού ρεύματος και να απελευθερώσει την κατάσταση προστασίας υποεκποστάστασης του κυκλώματος προστασίας της μπαταρίας.
Fast-charge φάση: Όταν η τάση της μπαταρίας υπερβαίνει το κατώφλι πριν από την φόρτιση, ο φορτιστής εισέρχεται στη λειτουργία σταθερού ρεύματος (CC) και παρέχει ρεύμα στην μπαταρία σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σταθερό ρεύμα, συνήθως μεταξύ 0. Όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει στην ονομαστική τάση, ο φορτιστής μεταβαίνει στη λειτουργία σταθερής τάσης (CV) και το ρεύμα φόρτισης μειώνεται σταδιακά για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση.
Ο σχεδιασμός ενός φορτιστή USB πρέπει να εξετάσει πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του κόστους, του μεγέθους, του βάρους, του χρόνου φόρτισης και του προϋπολογισμού ισχύος. Αφού μια συσκευή USB είναι συνδεδεμένη σε μια θύρα USB, η συσκευή μπορεί να εισάγει μια πλήρη κατάσταση εργασίας το συντομότερο δυνατό. Ταυτόχρονα, ο επιτρεπόμενος χρόνος φόρτισης μπαταρίας και προϋπολογισμός ισχύος είναι επίσης σημαντικοί παράγοντες κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού.
