解读USB-IF电池充电规范

无电电池充电机制

　　无电电池充电机制Dead Battery Provision(以下简称DBP)在BC1.1规范中是一个独立的章节，DBP针对一个装有无电或低电量电池的PD插入到Standard Downstream Port的情况进行了新的规范，它实际上是对USB2.0规范的扩展，确保BC1.1规范向下兼容USB2.0规范。

　　USB2.0规范要求USB外设在未连接HOST时，从VBUS吸取的电流不能超过2.5mA。但有一些PD在启动时的数秒钟内需要消耗100mA以上的电流，如果这些便携设备自身的电池电量不足或彻底没电时，它将从VBUS上获取这些电流。因此，当这样的设备插入到USB端口时，可能无法启动;更多情况是，由于多数HOST或者HUB并不限制设备消耗的电流，因此设备将以大电流启动，虽然他们也可以正常工作，但是这将导致USB系统的不稳定，同时这些设备也不能通过USB兼容认证测试。

　　DBP就是针对这种情况，有条件地放宽了USB2.0的要求。DBP规定，使用电池的便携式USB设备在插入(Attach)到USB端口到和主机连接(Connect)这一时间段内，最多可以从VBUS获取100mA的电流(USB2.0标准是2.5mA)，但是要满足下列条件：

　　● PD安装的电池应该处于无电或低电量的状态，即PD使用这样的电池将不能开机;

　　● 当PD插入到USB端口以后并需要开始获取大于2.5mA的电流时，PD须将D+拉高至0.5-0.7V,并一直保持到和主机连接(Connect);

　　● 这些从VBUS获取的电流应该用于PD给电池充电，从而使得PD最终能够连接(Connect)和枚举(Enumerate);

　　● 这个以大于2.5mA电流充电的过程不得超过45分钟。

　　充电电流比较

　　BC规范通过对原有USB2.0的扩展和引入新的充电机制，较大地提升了USB接口的充电能力，方便PD以大电流快速充电。表1给出了不同情况下，供给PD充电的最大电流。

　　辅助充电适配器(Accessory Charger Adapter)

　　BC1.1较之1.0版本，新引入了辅助充电适配器(Accessory Charger Adapter 以下简称ACA)的概念。

　　随着便携式设备变得越来越小，多数的PD只有一个USB接口用于连接外设或者充电, 但连接外设和充电不能同时进行。例如，当一部手机通过USB接口连接了外置耳麦的时候，就不能通过USB接口进行充电了。ACA的用途就是让PD可以同时连接USB外设和通过USB端口充电。

　　ACA具有三个端口：OTG Port用于连接便携式设备(OTG Device);Accessory Port 用于连接USB外设;Charger Port用于连接USB充电端口，可以是一个USB专用充电器也可以是一个Charging Downstream Port(图4)。



　　相关测试

　　目前，和BC1.1配套的测试规范正在由USB-IF Battery Charging小组制定中。根据BC1.1的内容，测试规范将分成三个部分：Portable Device Compliance Plan;Charging Port Compliance Plan;ACA Compliance Plan。

　　其中，前两个部分完成后，将被纳入到现有的USB兼容测试证中去。也就是说，如果一个PD产品需要获得USB兼容性认证(使用USB Logo)，不仅要进行传统USB兼容测试，还要进行BC部分的测试。

　　Portable Device Compliance Plan检测PD是否满足BC1.1规范，主要有两个方面，一是针对BC1.1中的DBP部分，重点检查当一个安装电池的PD插入一个Standard Downstream Port时，PD从USB总线消耗的电流是否满足要求;消耗的电流是否只用于电池充电而不用于其他;当PD消耗的电流以大于2.5mA时，PD是否向D+上加载0.6v电压D插入USB端口时的冲击电流是否满足要求等等。另一方面，Portable Device Compliance Plan将着重测试PD的充电端口检测机制。被测PD将被分别连接至Stand Downstream Port，Charging Downstream Port和Dedicated Charging Port，同时，PD上的电压(VBUS)、电流( IBUS)、D+，D-将被记录下来，这些电压电流以及时序关系将被用来判断该PD是否符合BC1.1规范。

　　Charging Port Compliance Plan针对USB专用充电器以及Charging Downstream Port进行测试。主要包括对电压，电流等输出参数的测试，还包括上冲/下冲，短路/恢复等特定情况的测试。

　　需要指出的是，目前已经颁布的中国手机充电器标准(YDT 1591-2006)与本测试的部分内容相似，但也有所区别。总体上来讲，YDT 1591-2006只针对USB充电器作出了规范，并在充电器绝缘、安规等方面给出了详细的要求;而BC1.1规范引入了完善的充电机制并给出了相关的具体要求，它涉及充电电能的使用者(便携式外设)和充电电能的提供者(USB端口)两个方面。而对于USB专用充电器部分， BC1.1中有专门定义和规范，并且对于USB专用充电器输出能力、短路保护、标识等提出更详细的要求。