就目前智能電子產品的應用情況而言，USB形式的充電器已經成為主流，而且這種類型的充電器往往具有快速充電的特性。不過，想要讓USB充電器快速充電，那么USB電壓就必須維持一定的水平，否則充電器有可能將充電電流減少到較低電平，最終延長了總體充電時間。充電電纜上的電壓下降會導致電壓不足。今天我們就來看一看，電壓下降問題究竟會對USB電纜造成哪些影響，以及應該如何應對可能出現的問題。

按照國際慣例而言，一個常見的USB電纜，其接口接觸電阻大約為30mΩ左右。由于有4個觸點，這也就意味著總電阻為0.12Ω。這里我們假設每條電源線的長度為1m，并且使用的是一條標準24AWG線纜，那么總的線纜電阻就可以計算為為0.166Ω。預計的電纜和觸點總電阻為0.286Ω。

現在問題來了，如果一個5V轉換器被設計用來提供一個最大值為2.1A的輸出電流，那么電纜上的預期壓降將為0.6V。對于5.0V的固定轉換器的電壓數值而言，電纜末端上的電壓將下降到4.4V。這一電壓下降的問題對于USB設備來說，這個電壓值為較低的電壓限值，高電流負載產生潛在問題的原因顯而易見。使用更重的USB電纜會有所幫助，而超長USB電纜，使用較小線規線纜，將會使充電率低于最大值。因此，想要改善這一問題，就必須采取某些措施來進一步增加充電電流。

在這里我們要為大家介紹的是幾種改善USB電壓下降問題的方法。第一種應用比較多的解決方案是盡可能地將典型值為5.0V的無負載輸出設定電壓提高到5.15V-5.20V，為什么不能再提高了呢？這是因為對于USB3.0來說，最大值為5.25V，所以5.20V已經是電壓最高值的極限。這個解決方案在最大2.1A電流時提供足夠凈空，而對于更高的負載電流，這個方法很快就會難以支撐。

另外一個比較常見的解決方法，是使用的諸如TI公司推出的TPS2511的專用充電端口控制器。這種專用充電端口控制器能夠在充電器工作時同步監視USB數據線路，并且將正確的電氣簽名自動提供給充電兼容器件。除此之外，它還具有一個特別的功能，那就是能夠進行電流限制。當充電器工作時，它的電流感測（/CS）引腳在輸出電流為限流閥值電阻器所設定的最大電流的一半時下拉為低電平，其工作情況如下圖圖1所示。如果我們將這個引腳通過一個電阻器與5V電源的反饋電阻器相連將增加輸出電壓。這就將電壓下降減少了大約50%。

圖1 電流感測增加在負載為50%時提高輸出電壓，以應對電壓下降

在了解了這一采用專用充電端口控制器改善充電器效率的改善方法后，下面我們再來看一下第三種能夠降低USB電壓下降問題的技術。下圖中，圖2中的方框圖詳細給出了一個線性增加轉換器輸出電壓，以補償電纜損耗，并且保持電纜末端電壓恒定的方法。從圖2中可以看到，這個解決方案增加了一個感測電阻器來監視輸出電流。一個差分放大器增加感測電阻器上的電壓，并且使用這個電壓來將一個電流注入到控制器的反饋（FB）引腳內。

圖2 電流感測持續調整反饋，以便在負載上保持一個穩定電壓

以上就是本文介紹的應對USB電壓下降、盡可能縮短充電器充電時間的幾個有效的方法，希望通過本文的分享，對各位工程師的日常工作有所幫助。

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