USB-IF电池充电规格与测试介绍

1、 USB-IF电池充电规格与测试隶属USB-IF下的Battery Charging 工作小组(主要参加者多为手机相关厂商,如Nokia, Qualcomm, Motorola, 中国大陆TMC等,历经多年的讨论,即将推出最新版(V1.1的电池充电规格,此规格主要在制定透过USB接口充电的装置与提供透过USB接口充电的设备(如系统、充电座间的规范,特别是把USB标准的供电量从500mA提升到1.5A的最大可能,企图统一目前混乱的局面(各国都有自己订定的规格,也避免用户因为透过USB接口充电而遭遇问题。此外该电池充电规格还允许PC和集线器提供更高等级的电流,因而能够缩短所连接可携式设备(Port

2、able Device的充电时间。就如同USB-IF总裁Jeff Ravencraft所说的: 该电池充电规格允许多种可携式设备透过USB埠或标准的充电器进行充电,因而无需为不同的设备携带多个充电器。 图一: USB界面专用充电器重点项目V1.1的电池供电规格中定义了四个新的品项:智慧充电器(Dedicate Charger、可支持智能充电的系统(Charging Host、能透过USB充电的设备(Portable Charging Device与新定义的多功能USB 接口规范(Accessory Charger Adapter。规格中定义了一种机制,使可携式设备能够检测到它们是连接到壁式充电

3、器、大电流主机、集线器,或是连接到常规的主机或集线器。若可携式设备连接到壁式充电器、大电流主机或集线器,则该设备可以即刻汲取大于500mA的电流。若可携式设备连接到一台PC或集线器上,则按照USB 2.0规格的要求,需要将该设备的电流限制为2.5mA、100mA或500mA。此一规格也制定了可携式设备如何判断供电装置的方法,在符合USB规格的情况下,允许周边装置透过USB界面,安全的充电并使用装置。而且也制定了可携式设备在哪些情况下可以使用多大的电流等规范,让系统厂商有规则可循。例如可携式设备可以再符合特定条件下,使用100mA的电流来进行不限时间的充电动作等等,因寻此一规范,就算是不小心插入

4、到一般系统的USB界面,也不会造成损伤。另外透过监控D+ 与D-两根主要讯号线的电压与电流变化,Portable Device也能够判断目前连接的设备是一般系统的USB界面、专用充电器或是具充电功能的USB界面。 图二Dedicate Charger的辨识机制相关的测试规范因各国大多没有对USB界面的充电器订定特别的测试,而为了统一手机等可携式设备的充电器规格,中国自2007年起,规定所有的可携式设备须提供透过USB界面充电的功能,并进一步规范USB接口充电器的性能。至于USB-IF则尚未公布正式的测试规范,草拟的相关文件则是USB Charging Port V0.1与ACA V0.6.,其

5、测试概要分为参数测试和智慧充电器判别机制测试。参数测试:规定的电压、电流、电阻、电容和时间最大充电电流为1.8A,最大输出电流为1.5A(充电器与0.5A(系统产品标准的最大电流需以输出电压为3.6V时测量到的电流为准,允许+50%的误差智慧充电器判别机制测试:目前的规范利用D+和D-信号线做为判别的依据针对USB-IF订定的四种产品项目,除了智能充电器(Dedicated Charger只需做部分修改就可符合协会的规范外,能符合规范的其他类型产品目前还未上市。而USB-IF所订定的电池充电规格与中国大陆所制订的规格最大不同处便在于其所支持的品项。项目USB-IF规范中国YDT1591-200

6、6定义品项Dedicated Charger、ChargingHost、Portable Charging Device、Accessory Charger AdapterDedicated Charger输出电压DC :4.75V-5.25V DC :4.75V-5.25V输出电流500-1500mA 300-1800mAD+ / D- 处理D+和D-短接D+和D-短接输出电压与输出电流之间关系有详细的定义和规范需要符合给出的输出电压和电流关系图 虽然市面上已经出现部分宣称符合电池充电规格的电源管理芯片,不过目前USB-IF还没有开始进行认证测试,国内除了测试实验室百佳泰等少数长期参与电池充

7、电规格讨论与订定的厂商外,有许多厂商甚至还不知道有这份规格的存在。而针对现有的USB-IF测试规范,百佳泰也已协助了充电器厂商完成测试。利用百佳泰自己开发的PDET测试制具,量测包括输出电压、过冲电压、短路恢复时间、相关电组和电容以及输出电流等测试内容。并且正向USB-IF 提案相关的测试规范。 图三:百佳泰开发的PDET测试制具DP_PULLUPV DP_SRC I DM_SINKV DM_SRCVBUS atPortable Device I DP_SINK0mAI UNIT I DEV_HCHG_LFS High-speed Portable DeviceCharging Host Po

8、rtoffon off on D-lgc_lolgc_hi I DEV_DCHG offon offon I DEV_HCHG_HS I SUSP I DEV_HCHG_CHRPD+lgc_lolgc_hi I DP_SRC R DM_DWNoffon图四: USB 充电设备的列举流程现有电池充电规格待改善之处V1.1的电池供电规格的规格书虽然可以提供较大电流的充电需求,但基于要兼容于旧有的USB 装置,并没有大幅改正USB 装置描述元的部份,特别是最大电流(Max Power、HUB 描述元等,硬件上虽然可以透过机制来判断是否要进入”大电流”状态,但对操作系统而言,并没有办法取得信息或控制过程,所以目前已有由微软所主导的新版规格针对此点在讨论。新版规格书主要是针对韧体与