USB 充電小註解

目前 USB 的充電規範以 USB應用者論壇(USB-IF) 所制定 BC (Battery Charge Spec.) 1.2 為主, 它定義了每個類型充電器的可用電流上限, 以及充電器的類型.

原先大家的認知, 都是 USB 要支援 500mA 的電流. 但是實際上, 這種電流可能連外接硬碟都推不動. 於是大家可能都 "偷偷" 可以供到 1A. 從 BC 1.1 開始, 規範中就直接讓 USB 可以輸出 1.5 A 了.

在充電類型方面, 一共有三種定義：標準下行埠(Standard Downstream Port, SDP)、充電下行埠(Charging Downstream Port, CDP)及專用充電埠(Dedicated Charging Port, DCP). 

所謂的 SDP 就是標準的 USB HUB 輸出, 像是電腦或是螢幕基座上的 USB 輸出大抵都支援 SDP. 它的充電電流是 500 mA, 所以不致於充得太快! 甚至在被充電裝置完全沒電時, 可以先用 100m A 的小電流輸出, 等到充至 0.5~0.7 V 時才改回 500 mA.

這有什麼好處呢？如果沒有人在管電流限額, 而沒電的手機電壓已經趨近於 0 了, 當輸入阻抗很小, 那麼電流將會很大, 使得溫度過高, 說不定會燒壞什麼電路. 阻抗給很大, 那麼電流就會太小, 導致充得很慢. 因此, 聰明的控制電流是有必要的.

至於 CDP 可以提供 500mA 和 1.5A 兩種電流, 算是有 "兩下子" 的 USB 接口. 一般會先用 500mA, 若是符合 1.5A 的快充, 就會切換過去 [3, 4].

最後的 DCP 只能充電, 不能傳 data.

上面提到的都是 USB 2.0, 而一般 USB 3.0 都是用 USB 2.0 的規範充電.

USB 可持裝置 (portable device, 簡稱 PD) 要怎麼知道連上的是哪一種 USB Port, 並從而決定要抽多少電呢？判斷方式可以參考 ref  3 或 4. 簡單地說：

PD 先把 D+ 設為 0.6V:

1. D- 還在低電位, 表示 USB HOST 沒反應, 那麼這 HOST 是 SDP.

2. 若 D- 變成 0.6V, HOST 可能是 DCP 或 CDP.

PD 再把 D+ 或 D- (只有慢速設備會拉 D-) 拉高到高電位, 然後去看另外一根 D- 或 D+:

1. D- (D+) 還在低電位, 表示這是 CDP.

2. D-  (D+) 也變成高電位, 表示 D+ 和 D- 短路, 一定是 DCP.

因此 PD 有辦法知道它所連接的 port 是哪一種, 再進一步決定抽 0.5A 還是 1.5A.

最後, 一個裝置可能有時支援 CDP, DCP, 或 SDP , 這叫做 multi-role port. 若是不只是能支援充電, 還可以當 OTG 用, 這個叫做 ACA (Accessary Charge Adapter).

PD 只要有一個 micro-ACA, 它的 3 個 port 就同時扮演 device 當別人的 USB Storage (OTG Port), 當 host 外接鍵盤滑鼠 (Accessary Port) , 又被充電 (Charger Port). 一孔多用是未來的趨勢, 因此 ACA 早在 BC 1.1 的時候就被列入規範了.

[REF]

1. USB 快速充電知多少？使用跳線達成 AC 模式充電.

2. 滿足可攜式裝置電源需求　USB電池充電規範角色關鍵

3. USB Battery Charge Spec. 1.2

4.  解读USB-IF电池充电规范