USB電池充電規范1.2版概述及充電檢測器的重要角色

　　1 USB技術(shù)規范演化

　　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，將更多的設計時(shí)間專(zhuān)注于創(chuàng )新?答案是標準化。通過(guò)定義協(xié)議和工作指標，標準化影響到技術(shù)的各個(gè)方面：器件封裝尺寸、引腳排列、數據和通信接口、軟件驅動(dòng)、連接器、ESD防護等級、環(huán)境保護、測試夾具等不勝枚舉。技術(shù)規范越詳盡，就越有利于開(kāi)發(fā)人員確定具體市場(chǎng)的產(chǎn)品。如果對嚴格定義標準的價(jià)值有懷疑，可以嘗試走進(jìn)兩家服裝店，購買(mǎi)相同尺寸的襯衫便可體會(huì )嚴格規范標準的重要性。

　　好的標準隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。標準需要反映行業(yè)的日益復雜，并繼續支持業(yè)已確立的規范。USB口是通用標準的一個(gè)極好例子。USB規范的初衷是標準化主機的連接器，隨后演化為允許“On the Go”(USB OTG)電氣設備作為主機或外設。隨著(zhù)USB電池充電規范的推出，該規范又進(jìn)一步覆蓋蓬勃發(fā)展的蜂窩電話(huà)及其它帶有USB口的便攜式設備。USB標準目前正在經(jīng)歷另一場(chǎng)變革，推出USB3.1新規范以及創(chuàng )新的對稱(chēng)C型連接器。由于USB端口具備“不甘落后”的能力，現在有可充電設備的地方就有USB口——無(wú)處不在。

　　2 BC1.2規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規定了三種不同類(lèi)型的端口：標準下行端口(SDP)、專(zhuān)用充電端口(DCP)和充電下行端口(CDP)。

　　可將SDP作為傳統USB端口。除USB通信外，該端口為連接的外設提供100mA電流;可協(xié)商達到最高500mA電流。但大多數端口通常不執行該電流限值，不保證較高的電流。DCP不支持USB通信，但無(wú)需任何協(xié)商即可提供超過(guò)500mA的充電電流。CDP支持USB通信和大電流充電;該端口具有內部電路，在充電器檢測階段打開(kāi)。除規范規定的USB口類(lèi)型外，有些電子設備制造商采用專(zhuān)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(guò)程

　　BC1.2規范中規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(cháng)。這樣可確保這些引腳首先保持接觸(見(jiàn)圖1)。所以，發(fā)生任何檢測之前，設備必須首先檢測到V_BUS。

　　2. 數據觸點(diǎn)檢測(DCD)。V_BUS電壓有效后，便攜式設備必須確保數據引腳保持接觸，然后再進(jìn)行檢測。如果終端設備在數據引腳接觸之前過(guò)早做出決策，就可能錯誤地判斷充電器類(lèi)型。

　　為執行DCD，外設必須在D+上使能7µA至13μA電流源(以+3.3V為基準)并監測其電壓。選擇該電流范圍是為了保證規范允許的所有電壓和電阻容限的正確邏輯電平。如果D+開(kāi)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(lèi)型無(wú)關(guān)。如果在1秒超時(shí)周期之后未檢測到數據引腳觸點(diǎn)，終端設備則認為連接的是SDP。

　　3. 主充電器檢測。該步驟中，終端設備區分具有充電標簽的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(mén)限0.8V，終端設備則認為有充電端口出現。

　　4. 二次充電器檢測。關(guān)閉上一步驟的電壓源和電流源后，終端設備需要辨別CDP和DCP。為達到這一目的，按照反序執行上述測試。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支持數據和大電流充電，所以必須進(jìn)行最終的識別。由于USB電纜的電流較大，主機地和設備地只能承受375mV的地電位偏差。