USB电池充电规范1.2版概述及适配器仿真器的重要性

　　引言

　　无论您身处何处，环顾四周时，很可能会看到有人正在使用便携式设备。无论是在家里、车上还是插入到计算机，USB供电的便携设备均需要采用智能方法确定正常工作以及充电所需的合适功率。由于便携设备种类繁多、USB端口千差万别以及可充电电池的特性复杂，2010年颁布的USB电池充电规范1.2版 （简称为BC1.2） 成为建立通过USB端口为电池充电的正确方式的关键标准。但是，即使有了BC1.2规范，有些便携设备制造商仍然采用专有的充电器，使得USB电池充电领域更为复杂。

　　本文讨论USB电池充电最新行业标准的推动力及其定义的技术规范，也给出了实现对各种专有便携充电设备进行大电流充电的USB端口的简单策略。

　　电池充电标准的迫切性——BC1.2规范颁布之前

　　USB得到广泛普及是因为其能够为外围设备供电。USB孕育于上世纪90年代中期，最初的目的是将外部设备（例如键盘、鼠标、打印机、外置驱动器等）连接至计算机。随着越来越多的各种便携式设备受到青睐，也同样需要为其供电。利用数据传输连接器供电的能力使得USB在便携式市场具有直接而显著的优势。

　　在2007年第一个电池充电规范颁布之前，尝试为电池充电本质上是一种冒险——结果非常难以预测。当2000年出现USB 2.0时，外设默认吸收100mA电流，除非明确协商将电流增大至最高500mA。如果总线上经过一段延迟后没有数据活动，总线将进入"挂起"模式，将允许吸收电流限制到2.5mA。如果便携设备的电池完全耗尽，尝试利用标准端口进行充电时，则只能可靠吸收2.5mA电流！

　　实际上，许多电子设备制造商并不严格遵守USB 2.0规范，在其提供的USB端口中不采用这些电流限值。有些（大多数）USB端口无论枚举还是持续活动都允许100mA电流；有些端口甚至提供500mA电流，而不考虑必要的功率协商。有些便携设备的应用要求超过100mA的电流，并错误假设USB端口总是能够提供500mA电流。

　　好的充电方案必须知道如何通知便携设备从USB端口吸收多少电流是安全的。虽然合乎逻辑，但之前模棱两可的USB"事态"存在一个主要问题——如果吸收电流超过预期，USB端口将如何响应？有些端口将完全关断，并一直保持关断状态，直到外设拔出后再重新插入；有些端口将触发USB系统复位，重新启动枚举过程。

　　BC1.2规范的推出

　　电池充电并不是USB的原始特性，因此，在BC1.2颁布之前，官方并未就为关断设备的电池充电做出任何规定。通过建立清晰的USB端口供电能力沟通方法，BC1.2规范改进了其中许多问题。

　　无论可充电电池使用的材料如何，均需在工作和充电期间予以特别考虑。例如，Li+电池制造商有时候规定最低放电水平；超过该门限的深度放电电池需要首先在预处理模式下进行充电，然后再开始完全充电。电池达到标称条件后，即可采用较高电流，以缩短充电时间，这通常称为恒流模式。当电池几乎充满时，继续采用恒流模式可能有害。智能充电方案将切换至恒压模式，对电池进行"浮充"。由于电池的特性复杂，为实现可靠充电，必须采用定制，现在大多数便携设备在最终产品中包括专用的电池充电控制器。

　　BC1.2规范的一项附加优势是规定了对耗尽电池或弱电池的充电。低于"弱电池门限"的电池允许采用高于2.5mA挂起电流的电流进行充电，与端口类型无关。一旦电池达到标称水平，要求设备在特定的时间内进行枚举，以便保持从要求枚举的USB端口吸收较高的电流。

　　并非所有端口都完全相同

　　BC1.2规范简要规定了三种不同类型的USB端口和两种关键对象。"充电"端口是可提供500mA以上电流的端口；"下行"端口按照USB 2.0规范传输数据。BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举，以及识别应用端口类型的协议。三种USB BC1.2端口类型为SDP、DCP和CDP （见图1）：

　　1. 标准下行端口（SDP）。这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值如上讨论：挂起时为2.5mA，连接时为100mA，连接并配置为较高功率时为500mA。

　　2. 专用充电端口（DCP）。这种端口不支持任何数据传输，但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持较高充电能力的墙上充电器和车载充电器，无需枚举。

　　3. 充电下行端口（CDP）。这种端口既支持大电流充电，也支持完全兼容USB 2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电阻，也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。

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　　图1. USB BC 1.2规定的端口类型。

非常幸运，DCP在电气上实现