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BC1.2快充协议介绍

2019-10-25  Ricky_图...

BC1.2定义

BC1.2 (Battery Charging v1.2)是USB-IF下属的BC(Battery Charging)小组制定的协议,主要用于规范电池充电的需求,该协议最早基于USB2.0协议来实现。

 

BC1.2充电端口

USB2.0协议规定外设从USB充电器抽取电流的最大值为500mA,500mA的电流限制无法满足日益增长的快充需求。因此,BC1.2引入了充电端口识别机制,主要包括以下几个USB端口类型:

1.标准下行端口(SDP)

SDP端口支持USB协议,最大电流500mA,可以认为SDP就是普通的USB接口

2.专用充电端口(DCP)

DCP不支持数据协议,支持快充,可以提供大电流,DCP主要用于墙充等专用充电器

3.充电下行端口(CDP)

CDP既支持数据协议也支持快充

 

BC1.2协议识别过程

1、VBUS Detect Vbus 检测

PD(portable device,便携式设备)中有个检测VBUS是否有效的电路,电路有一个参考值,高于这个值就认为是VBUS有效了,参考值不固定一般在0.8V~4V之间

2、Data Contact Detect 数据连接检测

这个阶段不是必须的,因为USB端口可能支持数据协议也可能不支持。如果这个阶段超时900ms还没检测到D+或ID PIN的连接,就要求必须开始进行Primary Detection。

3、Primary Detection 首次检测

该阶段主要作用是判断端口是充电口还是数据口:

首先将PD+拉高至0.6V,然后检测PD-的电压,如果小于规定的参考电压则端口是数据口SDP;如果大于参考电压则是充电口CDP或者DCP。

4、Secondary Detection 二次检测

该阶段作用是确认充电口能否支持数据协议,即区分CDP和DCP:

首先将PD-拉高至0.6V,然后检测PD+的电压,如果小于规定的参考电压则端口是CDP;如果大于规定的参考电压说明端口是DCP。

 

下图是CDP端口的识别过程,经过首次检测后,进入二次检测阶段,首先将PD-拉高,然后判断PD+的电压小于参考电压0.4V,说明端口是CDP端口。

 

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QC2.0/QC3.0,联发科的PE(Pump Express)/PE+。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QC2.0/QC3.0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。

 

下图是高通High Voltage DCP协议识别过程,可以看出首次检测和二次检测符合BC1.2的规定,初始的VBUS电压为5V,在识别出DCP端口后将VBUS拉高至9V。QC2.0支持5V、9V、12V三挡电压,QC3.0在此基础上细分了电压档以200mV为一档,同时拓宽电压范围至3.6V~20V。

 

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。

 

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QC2.0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

目前高通的快充方案占领大部分市场,但是随着USB-IF组织推出PD协议(Power Delivery 功率传输协议),有望统一快充市场。PD充电协议最大功率可支持100W,能满足手机甚至笔记本的充电需求,PD支持双向电能传输和组网供电策略,最新的QC4.0已经支持PD快充协议。

 


参考:

https://blog.csdn.net/liglei/article/details/22852755

https://zhuanlan.zhihu.com/p/25588452

https://blog.csdn.net/stoic163/article/details/79291420

 

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