USB電池充電規(guī)范1.2版概述及充電檢測器的重要角色

　　1 USB技術(shù)規(guī)范演化

　　除了咖啡，還有什么能夠幫助行業(yè)縮短上市時(shí)間、降低成本，將更多的設(shè)計(jì)時(shí)間專注于創(chuàng)新?答案是標(biāo)準(zhǔn)化。通過定義協(xié)議和工作指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化影響到技術(shù)的各個(gè)方面：器件封裝尺寸、引腳排列、數(shù)據(jù)和通信接口、軟件驅(qū)動(dòng)、連接器、ESD防護(hù)等級、環(huán)境保護(hù)、測試夾具等不勝枚舉。技術(shù)規(guī)范越詳盡，就越有利于開發(fā)人員確定具體市場的產(chǎn)品。如果對嚴(yán)格定義標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值有懷疑，可以嘗試走進(jìn)兩家服裝店，購買相同尺寸的襯衫便可體會(huì)嚴(yán)格規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的重要性。

　　好的標(biāo)準(zhǔn)隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)需要反映行業(yè)的日益復(fù)雜，并繼續(xù)支持業(yè)已確立的規(guī)范。USB口是通用標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)極好例子。USB規(guī)范的初衷是標(biāo)準(zhǔn)化主機(jī)的連接器，隨后演化為允許“On the Go”(USB OTG)電氣設(shè)備作為主機(jī)或外設(shè)。隨著USB電池充電規(guī)范的推出，該規(guī)范又進(jìn)一步覆蓋蓬勃發(fā)展的蜂窩電話及其它帶有USB口的便攜式設(shè)備。USB標(biāo)準(zhǔn)目前正在經(jīng)歷另一場變革，推出USB3.1新規(guī)范以及創(chuàng)新的對稱C型連接器。由于USB端口具備“不甘落后”的能力，現(xiàn)在有可充電設(shè)備的地方就有USB口——無處不在。

　　2 BC1.2規(guī)范中的充電器檢測和端口

　　討論充電器檢測協(xié)議之前，了解可用USB端口之間的差異非常重要。下行端口支持USB 2.0通信，充電端口可提供500mA以上的電流。BC1.2規(guī)定了三種不同類型的端口：標(biāo)準(zhǔn)下行端口(SDP)、專用充電端口(DCP)和充電下行端口(CDP)。

　　可將SDP作為傳統(tǒng)USB端口。除USB通信外，該端口為連接的外設(shè)提供100mA電流;可協(xié)商達(dá)到最高500mA電流。但大多數(shù)端口通常不執(zhí)行該電流限值，不保證較高的電流。DCP不支持USB通信，但無需任何協(xié)商即可提供超過500mA的充電電流。CDP支持USB通信和大電流充電;該端口具有內(nèi)部電路，在充電器檢測階段打開。除規(guī)范規(guī)定的USB口類型外，有些電子設(shè)備制造商采用專用的充電器識別方法。這些不同的方法形成了不容忽視的充電器檢測技術(shù)。

　　3 充電器檢測過程

　　BC1.2規(guī)范中規(guī)定的充電器檢測階段分為5個(gè)基本步驟：

　　1. V_BUS檢測。為確保針對連接至USB端口的任何設(shè)備進(jìn)行正確排序，特意使連接器的V_BUS和GND引腳比D+和D-引腳長。這樣可確保這些引腳首先保持接觸(見圖1)。所以，發(fā)生任何檢測之前，設(shè)備必須首先檢測到V_BUS。

　　2. 數(shù)據(jù)觸點(diǎn)檢測(DCD)。V_BUS電壓有效后，便攜式設(shè)備必須確保數(shù)據(jù)引腳保持接觸，然后再進(jìn)行檢測。如果終端設(shè)備在數(shù)據(jù)引腳接觸之前過早做出決策，就可能錯(cuò)誤地判斷充電器類型。

　　為執(zhí)行DCD，外設(shè)必須在D+上使能7µA至13μA電流源(以+3.3V為基準(zhǔn))并監(jiān)測其電壓。選擇該電流范圍是為了保證規(guī)范允許的所有電壓和電阻容限的正確邏輯電平。如果D+開路，電壓將為邏輯高電平;如果閉合，D+將為邏輯低電平，與端口類型無關(guān)。如果在1秒超時(shí)周期之后未檢測到數(shù)據(jù)引腳觸點(diǎn)，終端設(shè)備則認(rèn)為連接的是SDP。

　　3. 主充電器檢測。該步驟中，終端設(shè)備區(qū)分具有充電標(biāo)簽的500mA以上端口(CDP和DCP)與500mA以下端口(SDP)。關(guān)閉DCD階段的電流源后，終端設(shè)備必須在D+上使能0.5V至0.7V電壓源，在D-上使能25μA至175μA流入電流源。如果連接的是DCP或CDP，在D-上將出現(xiàn)0.5V至0.7V電平;如果連接的是SDP，D-電壓將下降至零。終端設(shè)備切入一個(gè)比較器，將D-電壓與0.25V至0.4V進(jìn)行比較。如果D-電壓高于0.4V但低于邏輯低電平門限0.8V，終端設(shè)備則認(rèn)為有充電端口出現(xiàn)。

　　4. 二次充電器檢測。關(guān)閉上一步驟的電壓源和電流源后，終端設(shè)備需要辨別CDP和DCP。為達(dá)到這一目的，按照反序執(zhí)行上述測試。在D-作用0.5V至0.7V電壓源，在D+作用50μA電流源。如果連接的是DCP，D+將出現(xiàn)0.5V至0.7V電平;如果連接的是CDP，D+電壓為零。

　　5. CDP充電電流限值。由于CDP支持?jǐn)?shù)據(jù)和大電流充電，所以必須進(jìn)行最終的識別。由于USB電纜的電流較大，主機(jī)地和設(shè)備地只能承受375mV的地電位偏差。