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Battery Charging推出新版V1.1的電池充電規(guī)格與測(cè)試

2009-01-08
作者:Battery Charging

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  隸屬USB-IF下的Battery Charging 工作小組(主要參加者多為手機(jī)相關(guān)廠(chǎng)商,如Nokia, Qualcomm, Motorola, 中國(guó)大陸TMC…等),歷經(jīng)多年的討論,即將推出最新版(V1.1)的「電池充電規(guī)格」,此規(guī)格主要在制定透過(guò)USB接口充電的裝置與提供透過(guò)USB接口充電的設(shè)備(如系統(tǒng)、充電座)間的規(guī)范,特別是把USB標(biāo)準(zhǔn)的供電量從500mA提升到1.5A的最大可能,企圖統(tǒng)一目前混亂的局面(各國(guó)都有自己訂定的規(guī)格),也避免用戶(hù)因?yàn)橥高^(guò)USB接口充電而遭遇問(wèn)題。

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  此外該電池充電規(guī)格還允許PC和集線(xiàn)器提供更高等級(jí)的電流,因而能夠縮短所連接可攜式設(shè)備(Portable Device)的充電時(shí)間。就如同USB-IF總裁Jeff Ravencraft所說(shuō)的: 該電池充電規(guī)格允許多種可攜式設(shè)備透過(guò)USB埠或標(biāo)準(zhǔn)的充電器進(jìn)行充電,因而無(wú)需為不同的設(shè)備攜帶多個(gè)充電器。

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圖一: USB界面專(zhuān)用充電器

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  重點(diǎn)項(xiàng)目

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  V1.1的電池供電規(guī)格中定義了四個(gè)新的品項(xiàng):智慧充電器(Dedicate Charger)、可支持智能充電的系統(tǒng)(Charging Host)、能透過(guò) USB充電的設(shè)備(Portable Charging Device)與新定義的多功能USB接口規(guī)范(Accessory Charger Adapter)。

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  規(guī)格中定義了一種機(jī)制,使可攜式設(shè)備能夠檢測(cè)到它們是連接到壁式充電器、大電流主機(jī)、集線(xiàn)器,或是連接到常規(guī)的主機(jī)或集線(xiàn)器。若可攜式設(shè)備連接到壁式充電器、大電流主機(jī)或集線(xiàn)器,則該設(shè)備可以即刻汲取大于500mA的電流。若可攜式設(shè)備連接到一臺(tái)PC或集線(xiàn)器上,則按照USB 2.0規(guī)格的要求,需要將該設(shè)備的電流限制為2.5mA、100mA或500mA。

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  此一規(guī)格也制定了可攜式設(shè)備如何判斷供電裝置的方法,在符合USB規(guī)格的情況下,允許周邊裝置透過(guò)USB界面,安全的充電并使用裝置。而且也制定了可攜式設(shè)備在哪些情況下可以使用多大的電流等規(guī)范,讓系統(tǒng)廠(chǎng)商有規(guī)則可循。例如可攜式設(shè)備可以再符合特定條件下,使用100mA的電流來(lái)進(jìn)行不限時(shí)間的充電動(dòng)作等等,因?qū)ご艘灰?guī)范,就算是不小心插入到一般系統(tǒng)的USB界面,也不會(huì)造成損傷。另外透過(guò)監(jiān)控D+ 與 D-兩根主要訊號(hào)線(xiàn)的電壓與電流變化,Portable Device也能夠判斷目前連接的設(shè)備是一般系統(tǒng)的USB界面、專(zhuān)用充電器或是具充電功能的USB界面。

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圖二︰Dedicate Charger的辨識(shí)機(jī)制

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  相關(guān)的測(cè)試規(guī)范

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  因各國(guó)大多沒(méi)有對(duì)USB界面的充電器訂定特別的測(cè)試,而為了統(tǒng)一手機(jī)等可攜式設(shè)備的充電器規(guī)格,中國(guó)自2007年起,規(guī)定所有的可攜式設(shè)備須提供透過(guò)USB界面充電的功能,并進(jìn)一步規(guī)范USB接口充電器的性能。至于USB-IF則尚未公布正式的測(cè)試規(guī)范,草擬的相關(guān)文件則是USB Charging Port V0.1與ACA V0.6.,其測(cè)試概要分為參數(shù)測(cè)試和智慧充電器判別機(jī)制測(cè)試。

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  參數(shù)測(cè)試 :

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  規(guī)定的電壓、電流、電阻、電容和時(shí)間

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  最大充電電流為1.8A,最大輸出電流為1.5A(充電器)與0.5A(系統(tǒng))

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  產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的最大電流需以輸出電壓為3.6V時(shí)測(cè)量到的電流為準(zhǔn),允許+50%的誤差

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  智慧充電器判別機(jī)制測(cè)試 :

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  目前的規(guī)范利用D+和D-信號(hào)線(xiàn)做為判別的依據(jù)

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  針對(duì)USB-IF訂定的四種產(chǎn)品項(xiàng)目,除了智能充電器(Dedicated Charger)只需做部分修改就可符合協(xié)會(huì)的規(guī)范外,能符合規(guī)范的其他類(lèi)型產(chǎn)品目前還未上市。

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  而USB-IF所訂定的「電池充電規(guī)格」與中國(guó)大陸所制訂的規(guī)格最大不同處便在于其所支持的品項(xiàng)。

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  25V DC :4.75V-5.25V 輸出電流 500-1500mA 300-1800mA D+ / D- 處理 D+和D-短接 D+和D-短接 輸出電壓與輸出電流之間關(guān)系 有詳細(xì)的定義和規(guī)范 需要符合給出的輸出電壓和電流關(guān)系圖 界面 USB A / Micro USB AB USB A 設(shè)備判別機(jī)制 對(duì)判別機(jī)制和要求有詳細(xì)的定義和規(guī)范。 “當(dāng)手機(jī)測(cè)檢測(cè)到鏈接的供電界面中D+和D- 處于短接狀態(tài)時(shí),表明所連接的裝置為本標(biāo)準(zhǔn)定義的充電器。否則表明所連接的裝置不屬于本標(biāo)準(zhǔn)定義的充電器,在此情況下手持機(jī)側(cè)應(yīng)啟動(dòng)限流措施,吸收電流不大于500mA”

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  設(shè)備判別機(jī)制 對(duì)判別機(jī)制和要求有詳細(xì)的定義和規(guī)范。 “當(dāng)手機(jī)測(cè)檢測(cè)到鏈接的供電界面中D+和D- 處于短接狀態(tài)時(shí),表明所連接的裝置為本標(biāo)準(zhǔn)定義的充電器。否則表明所連接的裝置不屬于本標(biāo)準(zhǔn)定義的充電器,在此情況下手持機(jī)側(cè)應(yīng)啟動(dòng)限流措施,吸收電流不大于500mA”

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  雖然市面上已經(jīng)出現(xiàn)部分宣稱(chēng)符合「電池充電規(guī)格」的電源|穩(wěn)壓器管理芯片,不過(guò)目前USB-IF還沒(méi)有開(kāi)始進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試,國(guó)內(nèi)除了測(cè)試實(shí)驗(yàn)室百佳泰等少數(shù)長(zhǎng)期參與「電池充電規(guī)格」討論與訂定的廠(chǎng)商外,有許多廠(chǎng)商甚至還不知道有這份規(guī)格的存在。 而針對(duì)現(xiàn)有的USB-IF測(cè)試規(guī)范,百佳泰也已協(xié)助了充電器廠(chǎng)商完成測(cè)試。利用百佳泰自己開(kāi)發(fā)的PDET測(cè)試制具,量測(cè)包括輸出電壓、過(guò)沖電壓、短路恢復(fù)時(shí)間、相關(guān)電組和電容以及輸出電流等測(cè)試內(nèi)容。并且正向USB-IF提案相關(guān)的測(cè)試規(guī)范。

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圖三:百佳泰開(kāi)發(fā)的PDET測(cè)試制具

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圖四: USB充電設(shè)備的列舉流程

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  現(xiàn)有電池充電規(guī)格待改善之處

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  V1.1的電池供電規(guī)格的規(guī)格書(shū)雖然可以提供較大電流的充電需求,但基于要兼容于舊有的USB裝置,并沒(méi)有大幅改正USB裝置描述元的部份,特別是最大電流(Max Power)、HUB描述元等,硬件上雖然可以透過(guò)機(jī)制來(lái)判斷是否要進(jìn)入”大電流”狀態(tài),但對(duì)操作系統(tǒng)而言,并沒(méi)有辦法取得信息或控制過(guò)程,所以目前已有由微軟所主導(dǎo)的新版規(guī)格針對(duì)此點(diǎn)在討論。新版規(guī)格書(shū)主要是針對(duì)韌體與軟件的部分,希望操作系統(tǒng)可以探知”充電”的過(guò)程與狀態(tài),例如預(yù)計(jì)充電時(shí)間,電流使用狀態(tài),電流分配,過(guò)電流警示等。相信有了這些突破,在不久的將來(lái),支持USB充電的系統(tǒng)將可以扮演一個(gè)快速又聰明的“充電站”。

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