Battery Charging介绍

BC1.2 spec 定义了设备通过 USB 端口充电的检测、控制和报告机制，这些机制是 USB2.0
规范的扩展，用于专用充电器（DCP）、主机（SDP）、hub（SDP）和 CDP（大电流充电端口）对设备的充电和 power up。这些机制适用于兼容
USB2.0 的所有主机和外设。

1、Background

PD （portable device） 便携式设备连接到 host 或 hub 后，USB2.0 协议规定了 PD 汲取电流的最大值：

bus suspend 时最大汲取电流 2.5mA；

bus 没 suspend 并且未被配置时最大汲取电流 100mA；

bus 没 suspend 并被配置时最大汲取电流 500mA.

如果 PD 连接到 CDP， DCP， ACA-Dock， ACA，在 PD 未配置时汲取最大电流限制是1.5A，或者遵循 suspend
的规则。

2、SDP、DCP、CDP

标准下行端口（SDP）：Standard Downstream Port，PC 的典型端口，这种端口的 D+ 和 D- 上都有下拉电阻。最大电流为
500mA。当 USB 处于这种模式时既可以为外部设备（手机充电、充电宝）充电，也可以起到数据传输的作用（U 盘、手机上传/下载）。

专用充电端口（DCP）：Dedicated Charging Port，适配器、车载充电器等端口，这种端口不可以传输数据，但可以提供 1.5A
以上的电流，端口的 D+和 D- 短路，不需要枚举。

充电下行端口（CDP）：Charging Downstream Port，这种端口即支持大电流 1.5A 充电，也可以兼容 USB2.0
的数据传输，因为可以支持传递数据，所以 D+ 和 D- 也必须有下拉电阻。

3、物理接口

注意 VBUS 和 GND 引脚长，插入 USB 时会先接通。

4、BC1.2 识别过程

VBUS 检测：在 PD 端的电路可以检测 VBUS，可以判断连接是否有效。电路中的参考电压 VOTG_SESS_VLD 一般在 0.8V~4V
之间，当总线上的电压高于这个值，即 VBUS 》 VOTG_SESS_VLD，则说明 USB 连接有效。

DCD（数据连接检测）：这个阶段不是一定有的，因为 USB 端口是否支持数据连接是未知的，有可能支持也有可能不支持。如果这个阶段 D+ 端口或者 ID
端口在 900ms 内都没有检测到连接，那么就必须开始首次检测。

首次检测：这个阶段主要是判断 USB 端口是充电应用还是传输数据。首先 VDP_SRC 和 IDM_SINK 的开关闭合，将电压 VDP_SRC 接入
D+ 端口，D+ 端口的电压一般为 0.6V，然后检测 D- 端口电压。如果检测到 D- 端口电压小于规定的参考电压，即 VD- ＜ VDAT_REF
则端口判定为 SDP 类型；若大于规定的参考电压，则判定为 CDP 类型或者 DCP 类型。

二次检测：该阶段是确认 USB 为充电口之后是否可以支持数据传输协议，这样就可以区分 CDP 和 DCP。首先 VDM_SRC 的开关闭合，这时将
D- 拉高至 0.6V，然后检测 D+ 的电压，如果 D+ 小于规定的参考电压，即 VD+ ＜ VDAT_REF 则判定端口为
CDP；如果大于规定的参考电压则判定端口为 DCP。

5、充电器识别过程

下图是手机插入充电器后发生，一系列的决策逻辑流程，只需要看蓝色字体，其他颜色字体所述逻辑不常见。

6、私有快充协议

由于 BC1.2 并非强制性协议，许多厂家基于 BC1.2 研发了自己的私有快充协议。比如高通的 QC，联发科的 PE（Pump Express）
等。由于充电功率和电压电流相关 P=UI，提高电压或者电流就可以提高充电功率，在电池容量一定的情况下，功率越大充电速度越快。高通的 QC 和联发科的 PE
快充方案技术原理是一样的，都是通过增大充电电压来提高充电功率。

7、线损补偿

由 U=IR 知道充电电流越大，USB 充电线上的压降也就越大。尤其在车载设备上，随着 USB
线的增长或者充电电流的增大，到达手机端的电压很可能达不到5V，可以通过线损补偿来解决此类问题。

8、现状及发展趋势

现行快充技术主要分为两大阵营：低压快充和高压快充。

低压快充以 OPPO 的 VOOC 闪充为代表，通过增大充电电流的方式来提高充电功率。

优点：发热量小、能量转换效率高

缺点：硬件需要定制，成本高，兼容性差

高压快充以高通 QC 为代表，其他厂家技术原理和高通一样都是基于 BC1.2，通过增大充电电压来提高充电功率。

优点：兼容性好、继承性好、稳定

缺点：发热量大，能量转换效率低

基于 Type-C 接口的 USB Power Delivery 充电标准，简称 typec-PD，支持 100W 充电，采用多电芯后可以支持
120W、135W 甚至更高的充电功率。