หลักการทำงานของเครื่องชาร์จ USB ส่วนใหญ่รวมถึงโปรโตคอลการสื่อสาร USB-PD และกลยุทธ์การชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
โปรโตคอลการสื่อสาร USB-PD ใช้สัญญาณ FSK AC-coupled บน VBUs สำหรับการสื่อสารแบบครึ่งดูเพล็กซ์เพื่อตระหนักถึงกระบวนการชาร์จของโทรศัพท์มือถือและเครื่องชาร์จ เมื่อเชื่อมต่อสายเคเบิลการสื่อสาร SOP ของโปรโตคอล USB-PD จะดำเนินการบนสาย CC (ช่องสัญญาณการสื่อสารอินเตอร์เฟส Type-C) เพื่อเลือกข้อกำหนดการส่งกำลัง ปลายอ่างล้างจานขอให้ปลายแหล่งที่มาสำหรับพารามิเตอร์การกำหนดค่าพลังงานที่สามารถให้ได้ (เช่น 5V, 9V, 12V ฯลฯ ) กระบวนการสื่อสารรวมถึง:
Sink End เริ่มต้น SOP (เซ็กเมนต์เริ่มต้น) เพื่อใช้สำหรับข้อมูลข้อกำหนดที่ปลายแหล่งที่มาสามารถให้ได้
การตอบกลับของแหล่งที่มาพร้อมรายการข้อมูลจำเพาะที่สามารถให้ได้
ปลายอ่างล้างจานเลือกแรงดันไฟฟ้าและคู่ปัจจุบันและส่งคำขอ
อะแดปเตอร์ปลายแหล่งที่มารับคำขอหลังจากการถอดรหัสและการแปลงภายในปรับเอาท์พุทอะแดปเตอร์และบรรลุแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เสถียร
กลยุทธ์การชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องได้รับความสนใจเป็นพิเศษ วิธีการชาร์จที่ไม่ถูกต้องจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลงและทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัย กระบวนการชาร์จมักจะรวมถึงเฟสก่อนชาร์จและเฟสชาร์จที่รวดเร็ว:
เฟสการชาร์จ pre-charge : เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดกระแสการชาร์จจะต้องมีขนาดเล็กมากเพื่อให้แบตเตอรี่สามารถรับการชาร์จกระแสไฟฟ้าสูงและปล่อยสถานะการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของวงจรป้องกันแบตเตอรี่
Fast-Charge Phase : เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกินเกณฑ์ก่อนการชาร์จเครื่องชาร์จจะเข้าสู่โหมดกระแสคงที่ (CC) และให้กระแสกับแบตเตอรี่ตามกระแสคงที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดยปกติระหว่าง 0. 5C และ 1C เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึงแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับเครื่องชาร์จจะเปลี่ยนเป็นโหมดแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV) และกระแสการชาร์จจะค่อยๆลดลงเพื่อหลีกเลี่ยงการชาร์จมากเกินไป
การออกแบบเครื่องชาร์จ USB ต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่างรวมถึงต้นทุนขนาดน้ำหนักเวลาการชาร์จและงบประมาณพลังงาน หลังจากเสียบอุปกรณ์ USB เข้ากับพอร์ต USB อุปกรณ์สามารถป้อนสถานะการทำงานได้อย่างสมบูรณ์โดยเร็วที่สุด ในเวลาเดียวกันเวลาชาร์จแบตเตอรี่ที่อนุญาตและงบประมาณพลังงานก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกันในระหว่างการออกแบบ
