USB埠：如何“正確地”用USB為電池充電

　　為什么充電時(shí)間這么長(cháng)？

　　所謂提供“快速”充電，究竟代表什么意義？它取決于你對“快速”的定義──而且通常都歸結于消費者的期望。常聽(tīng)到的例子是，“我在家為我的手機、MP3播放器或其他裝置充電時(shí)，只要幾個(gè)小時(shí)；但在公司，用我的筆電、螢幕和新的轉接器，卻得花上一整天的時(shí)間充電！”

　　所以，我們得從任何一臺裝置都會(huì )配備的“原廠(chǎng)”充電器開(kāi)始討論，因為充電體驗是消費者滿(mǎn)意度的最基本要求。

　　每臺裝置所配備的墻式原廠(chǎng)充電器通常會(huì )在資料接腳上放一個(gè)識別標記，讓裝置知道可以安全地充入更多電流。在某些情況下，如果碰到無(wú)法辨識的主機，它就不會(huì )讓裝置進(jìn)行充電。此標記通常是以特定電壓的形式放在D+、D-或兩個(gè)接腳上。

　　圖1所示為采用此方法的墻式充電器的常見(jiàn)架構，它采取的配置方式是可以讓制造商銷(xiāo)售更多配件的。沒(méi)錯，對任何一款可攜式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，銷(xiāo)售專(zhuān)用配件絕對是其業(yè)務(wù)計劃的一部分。消費者買(mǎi)了需要充電的產(chǎn)品以後，約有一半的比例會(huì )多買(mǎi)一個(gè)充電器。理由很簡(jiǎn)單，我們不喜歡隨身攜帶充電器，所以會(huì )在每個(gè)常停留的地方像辦公室或車(chē)內放一個(gè)充電器。

　　圖1：墻式充電器的常見(jiàn)架構

　　什么是“正確的”充電電流？

　　這里先做一個(gè)提示：答案可能會(huì )有三個(gè)。

　　在分析USB充電之前，你首先需要一個(gè)能用來(lái)量測Vbus電流的系統，并量測D+和D-接腳上的電壓。這可透過(guò)建置能將周邊和主機都插上的電路板，并將其D+、D-和Vbus線(xiàn)路露出來(lái)以進(jìn)行分析。

　　現在通過(guò)一個(gè)經(jīng)由轉接板（interposer）連接的設備來(lái)評估充電電流。讓我們假設，我們都很聰明地知道原廠(chǎng)充電器施加在D+和D-上的電壓，同時(shí)重新建立一個(gè)獨立的充電電路來(lái)證實(shí)我們的猜測。然後，我們施以正確的電壓，就與原廠(chǎng)充電器施加在D+和D-上的電壓相同，但是充電電流與我們先前的結果并不一樣。

　　現在，讓我們來(lái)檢查功率 ─ 并不是看裝置是否插好電，而是看功率級別。

　　電池的功率級別在充電中扮演了重要角色。我們許多從事手機設計的人都知道，完全放電的鋰離子電池在真正開(kāi)始充電前，需要先慢慢地進(jìn)行細流（trickle）充電。

　　此情況當然也會(huì )讓你搞不清楚到底有沒(méi)有取得最佳的充電電流。插到USB埠的周邊裝置在充飽電之前，可能會(huì )有好幾個(gè)不同的充電點(diǎn)。通常，它會(huì )有一個(gè)低充電模式，以供剛才提到細流充電之用。它也可能對何時(shí)該對電池正常充電有不同的充電狀態(tài)。最後，它可能會(huì )有一個(gè)電池充飽的充電狀態(tài)。

　　因此，你需要觀(guān)察當電池沒(méi)電、充電到一半，以及充飽電池等不同期間，充電電流各會(huì )是多少。聽(tīng)起來(lái)很耗時(shí)間？那當然──但這是完全了解充電特性的必要之惡。

　　充電與資料傳輸有可能兼具嗎？

　　現在我們比較了解消費者的充電器配置，以及如何觀(guān)察它的充電電流。對許多應用來(lái)說(shuō)（諸如PC、螢幕和擴充基座），你會(huì )希望能夠快速充電，并具備同時(shí)傳輸資料的能力。

　　在這方面，市場(chǎng)上仍有許多疑慮，認為可能性不高。理由是基于許多原廠(chǎng)充電器會(huì )在USB埠的D+和D-接腳上施加電壓的這個(gè)事實(shí)。由于USB的傳統數據通訊是以USB 1.1 3.3V和USB 2.0 400mV為基礎，由于需要將不同的電壓施加在這些線(xiàn)路上，所以不可能同時(shí)進(jìn)行通訊與列舉（enumeration）。

　　但這個(gè)規則有一些例外。舉例來(lái)說(shuō)，當你第一次將裝置插入USB埠時(shí)，裝置會(huì )要求你下載特定裝置的軟體到主機上。有些手機為了同步作業(yè)，便會(huì )有此要求，因此有助于在通訊時(shí)，同時(shí)以較高的電流進(jìn)行充電。因此，對于裝置的通訊和充電，裝置可透過(guò)特定的軟體驅動(dòng)程式來(lái)設定限制。

　　但USB充電并非完全不可行，事實(shí)上，業(yè)界正在努力推動(dòng)這項工作。USB-IF電池充電規范 1.2修訂版（BC 1.2）已經(jīng)制訂完成，以因應數據與充電并行的這項挑戰。

　　BC 1.2是專(zhuān)為統一USB 2.0充電特性的未來(lái)應用所制訂。它的想法是希望透過(guò)一套通用的USB充電規范標準，盡量減少垃圾掩埋場(chǎng)中堆積如山的手機充電器?；趶U棄物減量的考量，歐盟已經(jīng)是此規范的早期采用者。特別是，它承諾將在能傳輸數據的行動(dòng)電話(huà)中采用相同的Micro-USB接頭。但是，歐盟尚未完全采用BC 1.2規范。

　　BC 1.2規范中包括充電下行埠（CDP）模式，可允許數據傳輸和較高的充電電流。舉例來(lái)說(shuō)，如果，主機或集線(xiàn)器上的D+感測到0.4V至0.8V的電壓，那們D-就會(huì )以0.5V至0.7V回應。

　　更多有關(guān)調配時(shí)序的細節都可在規范中找到。一旦CDP建立好了，周邊裝置最高能取得1.5A的電流，并同時(shí)傳輸資料。采用這項技術(shù)的裝置，包括手機在內，都將會(huì )在今年內問(wèn)世。

　　USB埠已滲入我們的生活，以作為電源供應之用，但我們必須采取明智策略，才能善加運用這項功能。

　　希望本文關(guān)于USB充電的基本介紹能幫助你朝正確的方向發(fā)展，從而不要重蹈他人的覆轍。