USB电池充电技术BC1.2

USB 电池充电规范(Battery Charging Specification)作为 USB 规范的扩展被引入，以支持通过 USB对电池充电。

BC电池充电版本

• 1.0 版于 2007 年发布。
• 1.1 版本于 2009 年发布。它包括对所有部分的重大更新，并添加了数据触点、检测协议和附件充电器适配器。
• 1.2 版于 2010 年发布。它包括对许多电气参数、定时器、功能要求的更新，以提高稳定性和互操作性。

注意：在此页面中，首字母缩略词 PD 用于描述便携式设备(Portable Device)。这是与 BC1.2 规范一起使用的术语，不应与 USB Power Delivery 混淆。

BC电池充电端口

BC1.2 提供了三种下游端口的定义：

• 标准下行端口 (Standard Downstream Port，SDP)：标准数据端口。以实施的 USB 规范的电压和电流电平提供 VBUS。设备在初始连接时最大消耗 100 mA，并且如果主机认为系统电源可用且主机认为 USB2.0 和 USB3.x 分别只能消耗标准的 500 mA 或 900 mA允许它。例如，如果 PD 插入一个中间 USB 集线器，该集线器仅由其上游端口的 VBUS 连接供电（在 USB 术语中，“总线供电”），USB 主机将能够检测到这一点，并将 PD 限制在初始 100 mA 限制。
• 专用充电端口 (Dedicated Charging Ports ，DCP)：DCP 只能提供高达 1.5 A 的功率，没有数据。
• 充电下游端口 (Charging Downstream Port ，CDP)：无论 USB 主机在 USB 设备枚举期间施加的功率限制如何，CDP 都能够提供高达 1.5 A 的数据和功率。

USB线缆和电池充电技术

所有 BC1.2 定义的电池充电机制都需要在 USB 电缆中存在 D+ 和 D- 才能运行。如果使用不包括 USB D+ 和 D- 数据线的电缆在充电端口和 PD 之间建立连接，则 PD 始终限制为 100 mA 的最大电流消耗。

标准下游端口SDP

SDP 不响应测试电压。如果不对测试电压做出响应，连接到 SDP 的 PD 将只有标准 USB 指定电流可用于为其电池充电。如果连接到 SDP，PD 仍可以为电池充电，但它必须能够限制它在 VBUS 上汲取的峰值电流，以免超出规格。

专用充电端口DCP

DCP 只需将 D+ 短接至 D-，最大阻抗为 200 Ω ( R DCP_DAT )。没有定义最小阻抗；允许直接 0 Ω 短路。PD 在断言 D+ 和 D- 上的测试电压检查时检测到此短路。检测到它连接到 DCP 的 PD 可能会或可能不会尝试建立数据连接。当检测到充电端口的 VBUS 时，不支持 BC1.2 操作的设备仍会置位 D+，表示已准备好进行数据连接，但 DCP 不会响应。

充电下游端口CDP

CDP 不能短接 D+ 和 D-，因为数据通信需要这些信号。CDP 监控 D+ 上的电压。CDP 持续监控 D+ 的测试电压，该测试电压来自连接的 PD。当在 D+ 上检测到电压时，CDP 将电压源连接到 D- 线。CDP 不会对适用于 D- 的任何测试电压做出反应。

PD做什么

第 1 步：连接检测

建立连接并检测 VBUS 后，允许 PD 消耗 100 mA (I UNIT )，直到它能够完成 BC1.2 初级检测和次级检测握手。如果设备处于电池电量耗尽状态，它可能会以 100 mA 充电，直到它可以达到足以执行 BC1.2 握手的电源状态。

第 2 步：初步检测

PD 将通过向 D+施加 0.5 V - 0.7 V 电压源 ( V DP_SRC ) 来执行初级检测。

如果连接到 SDP 端口，D- 将保持低于 0.4 V ( V DAT_REF )。如果检测到 SDP，PD 可以选择跳过辅助检测并直接进入枚举阶段。

如果连接到 DCP 或 CDP 端口，将在 D- 上检测到大于 0.4 V ( V DAT_REF ) 的电压。

第3步：二次检测

如果 PD 支持数据和充电，接下来将通过向 D- 施加 0.5 V - 0.7 V 电压源 ( V DM_SRC ) 来执行二次检测。

如果连接到 CDP 端口，D+ 将保持低于 0.4 V ( V DAT_REF )。

如果连接到 DCP 端口，将在 D+ 上检测到大于 0.4 V ( V DAT_REF ) 的电压。

第 4 步：负载调整和枚举

如果 PD 检测到它连接到 DCP，它可能会调整其负载并吸收高达 1.5 A 的电流。

如果 PD 检测到它连接到 CDP，它可能会调整其负载并吸收高达 1.5 A 的电流。

连接时有足够功率运行的 PD 必须在一秒内（ T SVLD_CON_PWD ）连接到 SDP 或 CDP 时进行枚举。

处于电池电量耗尽状态的 PD 在连接到 SDP 或 CDP 时必须能够在 45 秒 ( T SVLD_CON_WKB ) 内上电并进行枚举。如果 PD 连接到 SDP 并且无法在 45 秒内进行枚举，则它必须在连接期间将其充电电流降低到 2.5 mA (I SUSP )，直到它可以开机并作为 USB 设备连接。

BC1.2握手图

使用示波器观察和解释 PD 和端口之间的 BC1.2 握手结果很简单。

如果支持 BC1.2 数据和充电的 PD 连接到 SDP，D+ 和 D- 上的波形将出现在示波器上。

如果支持 BC1.2 数据和充电的 PD 连接到 CDP，D+ 和 D- 上的波形将出现在示波器上。

PD 操作和责任

结合实施的 USB 规范，BC1.2 使 PD 能够确定它可以从 VBUS 汲取多少电流。PD 有责任监控和维护其电池的充电曲线，并且不超过规定的电流。在完成电池充电握手后，只要保持连接，PD 就可以在任何水平上汲取电流，直至检测到的最大水平。如果连接到 SDP，PD 必须遵守基于 PD 的主机配置、连接的数据速率和挂起状态的电流消耗限制。

规则：

• 连接到 CDP 或 DCP 的 PD 被限制为 1.5 A (ICDP)。
• 以 USB3.x 速度连接到 SDP 的 PD 在已连接但尚未由主机配置时限制为 150 mA (IUNIT) 电流消耗。
• 在枚举和配置完成后，主机可能允许以 USB3.x 速度连接到 SDP 的 PD 消耗高达 900 mA (ICFG_MAX)。
• 以 USB2.0 速度连接到 SDP 的 PD在连接但未配置时限制为 100 mA (IUNIT) 电流消耗。
• 在枚举和配置完成后，主机可能允许以 USB2.0 速度连接到 SDP 的 PD 消耗高达 500 mA (ICFG_MAX )。
• 当总线处于挂起状态时，连接到 SDP 的 PD 必须将电流消耗限制在 2.5 mA ( ISUSP)。

动态启用/禁用 BC1.2

充电端口只能通过关闭和放电 VBUS、切换模式和重新启用 VBUS 来切换操作模式（即，从 CDP 模式切换到 SDP 模式，反之亦然）。这将模拟物理断开（从 PD 的角度来看）。这将导致数据连接中断。没有在保持活动数据连接的同时切换模式的机制。

切换模式时，一旦 VBUS 已关闭且 VBUS 电压放电至低于 0.7 V (VBUS_LKG)，端口必须使 VBUS 关闭至少 100 ms (TVBUS_REAPP)。

过流保护

充电端口不需要尝试强制或进入恒流模式来限制超过协商限制的 PD。需要充电端口来实现对过流事件的检测和保护，但任何 USB 规范都没有规定电流限制。最低限度需要充电端口来保护其自身的系统硬件免受硬 VBUS 对地短路的损坏。

DCP 可能会在没有电源循环或外部激励的情况下尝试在发生故障后自动重新启用端口的电源，但这不是必需的。

CDP 充电端口必须能够在故障事件后的两秒内 (TSHTDWN_REC) 恢复并重新启用 VBUS。

VBUS 电压要求

充电器需要将 VBUS 保持在 4.75 V - 5.25 V (VCHG) 范围内，只要 PD 保持在最大电流消耗限制和负载应用/移除压摆限制内，就可以在充电端口的 USB 连接器插座处测量。

BC1.2 和 USB Type-C™ 端口

BC1.2 不仅是允许的，而且强烈建议用于 Type-C™ 端口，以确保向后兼容 Type-C 适配器电缆（例如 Type-C 到 MicroB 或 Type-C 到 Lightning 电缆）。无需特殊处理或调整。BC1.2 操作可以有效地与任何 Type-C 或 USB 供电功能并行运行。请注意，Type-C 连接器规范已将允许的 5 V 范围扩大到 4.5 V - 5.5 V（在 Type-C 规范中称为vSafe5V ）。