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USB电池充电规范1.2版概述及充电检测器的重要角色
发布时间:2021/10/26 14:28:06点击率:5146编辑:徽胜

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。


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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。