充电c语言,USB电池充电基础

USB规范已经经历了几代电源管理技术。最初的USB 1和USB 2.0规范规定了两种类型的电源(分别是5V 500mA和5V

100mA)，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规范补充说明：电池充电规范，1.1

版，4/15/2009

(BC1.1)?，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USB 2.0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：

标准下行端口(SDP)这与USB

2.0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

500mA

(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USB 2.0规范中，从严格意义上并不合法，违反规范要求。

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

USB 2.0。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 (以及开始充电)。

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USB

mini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中对这些接口类型进行了详细规定。

电源类型检测

对于连接到任意USB插孔并利用该电源工作或为电池充电的装置，需要了解吸收多大的电流合适。如果从只能提供500mA的电源试图吸收1A电

流，这种措施并不妥当。USB接口出现过载时很可能导致关断、烧毁保险丝或触发自恢复保险丝动作。即使具有自恢复保护，也只能在拔出设备并重新连接后才能

重新启动。在保护措施不严谨的接口设计中，接口过载会造成整个系统复位。

便携设计可以选择适当方法管理接口检测，可以兼容于BC1.1、只兼容USB

2.0或根本不兼容。如果完全兼容于BC1.1，则必须能够检测所有类型的USB电源并限制其电流，包括合法的USB

1和2.0接口。如果兼容2.0，将在枚举后从SDP充电，但可能不能识别CDP和DCP。若不能识别CDP，它仍然能够充电并保持兼容，但只能在枚举后

进行，与SDP方式相同。

图1. 无枚举充电器。USB收发器和微处理器处理USB枚举，然后微控制器将电池充电器设置在正确的参数。

不同的设备设计可能不通过USB通信，或不希望专用系统软件管理USB充电，而仅仅是采用USB端口供电。这种方式避免了设计复杂性，或者无需

担心软件故障所造成的充电失效。由于系统不进行枚举，最好的充电选择是自枚举充电器IC。充电器负责端口检测并选择合适的USB负载电流门限，无需系统介

入(图2)。

图2. 自枚举充电器直接连接至USB数据线，使得简单系统能够完全利用USB充电，无需占用USB收发器或微处理器资源。

USB连接术语：

这里，我们有必要介绍一下部分USB术语，包括“插入”、“连接”、“枚举”和“配置”。

插入：插入USB电缆的物理过程。

连接：设备将1.5kΩ上拉电阻连接至D+或D-数据线时(刚插入)。

枚举：设备和主机之间交换初始数据，识别设备类型。

配置：设置设备参数。

在USB 2.0中，设备进行枚举和配置期间需要了解USB端口可源出多大电流。枚举和配置需要设备与主机之间进行数字通信。BC1.1扩展了USB规范，除USB 2.0选项外，BC1.1还允许利用“哑”操作确定端口类型，所以，有些端口无需枚举即可充电。