USB Şarj Cihazının çalışma prensibi esas olarak USB-PD iletişim protokolünü ve lityum iyon pillerin şarj stratejisini içerir.
USB-PD iletişim protokolü, cep telefonunun ve şarj cihazının şarj sürecini gerçekleştirmek için yarım dubleks iletişim için VBUS'ta AC bağlı FSK sinyalini kullanır. Kablo bağlandığında, USB-PD protokolünün SOP iletişimi, güç iletim spesifikasyonunu seçmek için CC hattında (C Tip-C Arayüz İletişim Yapılandırma Kanalı) gerçekleştirilir. Lavabo ucu, kaynak ucundan sağlanabilecek güç yapılandırma parametreleri için (5V, 9V, 12V vb.) İster. İletişim süreci şunları içerir:
Lavabo ucu, kaynak ucunun sağlayabileceği spesifikasyon bilgilerine başvurmak için SOP'u (başlangıç segmenti) başlatır.
Kaynak uç, sağlanabilecek özelliklerin bir listesi ile yanıt verir.
Lavabo ucu bir voltaj ve akım çifti seçer ve bir istek gönderir.
Kaynak uç adaptörü, dahili kod çözme ve dönüşümden sonra isteği kabul eder, adaptör çıkışını ayarlar ve kararlı bir şarj voltajı ve akım elde eder.
Lityum-iyon pillerin şarj stratejisi özel dikkat gerektirir. Yanlış şarj yöntemleri pil ömrünü kısaltır ve hatta güvenlik sorunlarına neden olur. Şarj işlemi genellikle bir ön ücret fazı ve hızlı şarj aşaması içerir:
Pre-şarj fazı: Pil voltajı belirli bir eşiğin altında olduğunda, şarj akımı çok küçük olmalıdır, böylece pil yüksek akım şarjını kabul edebilir ve pil koruma devresinin düşük voltaj koruma durumunu serbest bırakabilir.
Hızlı şarj fazı: Pil voltajı ön ücret eşiğini aştığında, şarj cihazı sabit akım (CC) moduna girer ve genellikle 0. 5c ve 1C arasında önceden tanımlanmış bir sabit akıma göre pili akım sağlar. Pil voltajı nominal voltaja ulaştığında, şarj cihazı sabit voltaj (CV) moduna geçer ve aşırı yüklemeyi önlemek için şarj akımı kademeli olarak azalır.
Bir USB şarj cihazının tasarımı, maliyet, boyut, ağırlık, şarj süresi ve güç bütçesi gibi birçok faktörü dikkate almalıdır. Bir USB aygıtı bir USB bağlantı noktasına takıldıktan sonra, cihaz mümkün olduğunca çabuk tam bir çalışma durumuna girebilir. Aynı zamanda, izin verilen pil şarj süresi ve güç bütçesi, tasarım sırasında da önemli hususlardır.
