usb电池充电基础：应急指南

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1、USB电池充电基础：应急指南LenShermanJan28,2011摘要：毋庸置疑，USB电源最有用的一个功能是能够为便携装置的电池充电。但是，无论是USB电源还是其它电源，电池充电都不仅仅是从电源取电这样简单。对于Li+电池尤其如此，充电不正确不仅会缩短电池寿命，而且存在安全隐患。设计合理的充电器可以优化安全性并增强用户体验，同时它还降低了退货、维修担保等风险，进而降低成本。通过USB为电池充电需要权衡电池“维护和保养”，考虑USB功率限制以及便携式消费产品设计中存在的体积和成本问题。本文讨论了如何在这些因素中达到最佳平衡。 目录引言供电端口电源类型检测USB连接术语端口检测和自枚举充电器

2、增加端口检测其它充电策略USB3.0“假象”—非标准USB充电结论引言USB为便携设备供电与其串行通信功能一样，已经成为一种标准应用。如今，USB供电已经扩展到电池充电、交流适配器及其它供电形式的应用。应用的普及带来的一个显著效果是便携设备的充电和供电可以互换插头和适配器。因此，相对于过去每种装置都采用专用适配器的架构相比，目前的解决方案允许采用多种电源进行充电。毋庸置疑，USB电源的最大用途是能够为便携产品的电池充电。但是，无论是USB电源还是其它电源，电池充电都不仅仅是从电源取电这样简单。对于Li+电池尤其如此，充电不正确不仅会缩短电池寿命，而且存在安全隐患。设计合理的充电器可以优化安全

3、性并增强用户体验，同时它还降低了退货、维修担保等风险，进而降低成本。通过USB为电池充电需要权衡电池“维护和保养”，考虑USB功率限制以及便携式消费产品设计中存在的体积和成本问题。本文讨论了如何在这些因素中达到最佳平衡。供电端口USB规范已经经历了几代电源管理技术。最初的USB1和USB2.0规范规定了两种类型的电源(分别是5V500mA和5V100mA)，为所连接的设备供电。这些规范并非针对电池充电，而是用于小型外设供电，例如麦克风和键盘。但这并不妨碍设计人员设计出自己的USB电池充电装置。然而，如果没有统一指导，不同装置和充电器之间的互操作性就得不到保证。这种限制促使近期开发了USB规范

4、补充说明：电池充电规范，1.1版，4/15/2009(BC1.1)¹，补充了充电知识和电源说明，最大电源电流可达1.5A。尽管标题为“电池充电规范”，但该文件几乎没有包括关于充电电池指标的任何信息，只是规定了应该从USB端口吸收多大功率充电。实际充电方法依然会留给设计人员。在BC1.1之前，所有USB电源端口在有效工作(即USB术语中的“非挂起”模式)时，归为“低功率”(100mA)或“大功率”(500mA)。任何端口也可以“挂起”，意味着接近关闭，但仍可提供2.5mA电流。对于大多数设备，PC、笔记本电脑或供电集线器(供电集线器是一种USB中断盒，利用自身的墙上适配器电源提供总线供电)端口

5、为“大功率”，除了上行USB主机提供的电源外，不接收其它电源的集线器端口被认为是“低功率”。插入装置后，最初允许吸收最大100mA的电流，同时进行枚举并与主机协商其电流预算。随后，可能允许吸收高达500mA的电流，或者是保持在100mA。在USB串行总线规范2.0版的第7.2.1.4部分对此进行了详细规定。BC1.1的内容超出了USB2.0规定的电源分配，它定义了更多用于充电的电源。主要有三种不同类型的电源：1.标准下行端口(SDP)这与USB2.0规范定义的端口相同，也是台式机和笔记本电脑常见的典型端口。挂起时，最大负载电流为2.5mA；连接且非挂起状态下为100mA，可以配置电流为500

6、mA(最大)。设备可利用硬件识别SDP，USB数据线D+和D-分别通过15kΩ接地，但仍然需要枚举，以符合USB规范。尽管现在许多硬件不经枚举即消耗功率，但在USB2.0规范中，从严格意义上并不合法，违反规范要求。2.充电下行端口(CDP) BC1.1为PC、笔记本电脑及其它硬件规定了这种较大电流的新型USB口。现在，CDP可提供高达1.5A电流，由于可在枚举之前提供电流，所以有别于USB2.0。插入CDP的装置可通过操纵和监测D+、D-线，从而利用硬件握手识别CDP(参见USB电池充电规范第3.2.3部分)。在将数据线转为USB收发之前进行硬件测试，这样就能够在枚举之前检测到CDP(以及开

7、始充电)。3.专用充电端口(DCP) BC1.1规定了不进行枚举的电源，例如墙上适配器电源和汽车适配器，不需要数字通信即可启动充电。DCP可提供高达1.5A电流，通过短路D+和D-进行识别，从而能够设计DCP“墙上适配器电源”，采用USBmini或微型插孔，而非圆形插头或自制连接器的固定安装线。这样的适配器可采用任意USB电缆(配备正确插头)进行充电。USB电池充电规范，1.1版，4/15/2009中对这些接