¿Solución para adaptarse a los límites de consumo de corriente USB?

Resumen: Estoy configurando un circuito de carga de iones de litio alimentado por USB y, por supuesto, me gustaría extraer la corriente de carga máxima posible de forma situacional, pero también quiero asegurarme de que no viole la especificación USB en el consumo de corriente. Si bien he podido satisfacer una o dos de las condiciones de USB individualmente, tengo algunos problemas para pensar en una forma inteligente de satisfacerlas a todas. Aquí está lo que está pasando ...

Cuatro reglas de especificación USB (tres con respecto a los máximos de consumo de corriente y una con respecto a la limitación de corriente de entrada) pertinentes a mi situación particular son las siguientes: (Nota: estoy mostrando diferentes etapas de tiempo en este diagrama :)

La buena noticia es...

Estoy usando un FTDI USB-UART IC, el FT232R ( hoja de datos ), que se encarga de la enumeración y también tiene salidas que indican el estado de enumeración y el estado de suspensión, lo que sería útil para establecer cuándo dibujar qué nivel de corriente.

También es útil que esté usando un IC de cargador de iones de litio, el MCP73871 ( hoja de datos ), que tiene un pin ChargeEnable, así como un pin Prog2 y un pin Prog1 que permiten configurar los límites de corriente de carga.

Las funciones de estos pines útiles para los dos IC anteriores se resumen en mi (intento) diseño intentado a continuación. Todavía no está completo, como lo indican los signos de interrogación en ciertas conexiones:

Mi diseño

Especificaciones del sorteo actual

Finalmente, aquí están las especificaciones situacionales de consumo de corriente para los dos circuitos integrados. Por supuesto, estos consumos de corriente también deben contarse en los límites de consumo de corriente de 0.5 / 100/500 mA en el suministro USB:

PREGUNTA: Parece que hay una solución para ajustar mi diseño con el fin de satisfacer todas las cuatro reglas / condiciones a la vez, pero yo no lo veo; ¿Algunas ideas?

Como puede ver en mi diseño anterior, he configurado un circuito no conectado (combinación RC en MOSFET) para el problema de arranque suave; y tengo la resistencia de ajuste de límite en el pin PROG1, que tal vez podría usarse como parte de un divisor para resolver parcialmente el problema 500mA vs 100mA vs 0.5mA (basado en parte en la estrategia de FTDI en esta nota de la aplicación ). Pero eso es lo más lejos que pude llegar.

"El dispositivo MCP73871 se adhiere específicamente a los límites actuales establecidos por la especificación USB". -MCP73871

No necesita limitar nada actual. Su solución MOSFET solo sería útil para la entrada de límite de corriente debido a una carga capacitiva, pero su pin VDD no es capacitivo ni ese límite de circuito una vez que ya está encendido. Todo lo que necesita hacer es descubrir cómo usar #PWREN y #SLEEP para cambiar los diferentes valores de resistencia. El MCP73871 hace el resto.

1. Simplemente enganche #SLEEP a #CE para encargarse del "modo de espera".
2. Agregue un inversor entre #PWREN y # PROG2 pero asegúrese de que la entrada flotante predetermina la salida del inversor a BAJA.
3. Coloque un menú desplegable de 2.2k en # PROG1

Nota: asegúrese de tener R1 porque #PWREN conducirá alto y necesita limitar la corriente en el NPN.

Quizás un controlador de reinicio sería útil aquí; conecte su salida a la red RC para el inicio. Luego tome SLEEP, inviértalo, y con la señal de reinicio, y aliméntelo a CE. Para PWREN, cree un divisor de voltaje a aproximadamente 1.5V más o menos. Póngalo a través de un comparador inversor contra 1V y alimente eso a PROG2.