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标题: USB主机适配器仿真器 - USB电池充电规范1.2版概述及适配器仿真器的重要性（下） [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2014-6-2 23:56 标题: USB主机适配器仿真器 - USB电池充电规范1.2版概述及适配器仿真器的重要性（下）

专用充电器相对简单；充电下行端口支持USB 2.0数据率以及处理高达1.5A充电电流，增加了复杂度。为了有别于专用充电器，CDP具有BC1.2规范规定的内部电路；在端口检测阶段，当检测到便携设备驱动D+时，内部电路能够将D-驱动为规定电压。内部电路只能在端口检测期间切换，并且在关断时只能在总线上产生规定大小的寄生电容。这些限值由USB 2.0规范规定，该规范规定保证高速USB通信的电路参数。
　　端口检测阶段之后，兼容BC1.2规范的CDP断开以上所述的内部电路，即可进行正常的USB数据传输。有趣的是，有一个问题是CDP中存在而DCP中所没有的：数字噪声裕量。根据USB 2.0规范，USB电缆中的100mA接地电流会在主机地和设备地之间产生25mV的电压差。由于电流可高达1.5A，所以CDP及兼容BC1.2规范的便携设备必须能够解析设备与主机地失调最大达375mV的数据。这些关键问题的重点是设计者不能随意搭建CDP，必须谨慎确保正常工作。USB主机适配器仿真器
　　USB主机适配器仿真器组合了高速USB模拟开关（能处理高达480Mbps的USB 2.0数据）和USB充电器适配器仿真器电路。除DCP和专有充电器特性外，主机适配器仿真器可配置为SDP和CDP直通模式，符合BC1.2规范规定。CDP直通模式下，首次连接设备时，设备模拟CDP功能。然后，为了支持正常的USB 2.0通信，经过充电器检测阶段后，将D+和D-线的控制交给USB主机收发器。
　　此类设备的可配置性使得主机适配器仿真器尤其适合于计算机。例如，当计算机连接至电源时，可通过将主机适配器仿真器配置为CDP，使能高电流USB充电端口。当使用笔记本电脑的电池电源工作时，计算机可将适配器仿真器切换至标准USB端口配置，将电流吸收限制到最大500mA。通过将适配器仿真器重新配置为专用充电器，当笔记本关闭但仍连接有电源时，笔记本电脑仍然可通过其USB端口提供高电流充电。
　　关于主机适配器仿真器的一项重要考虑是重新配置时如何处理USB总线。错误地从某种状态切换至另一种状态会造成下行USB设备故障。所以，往往包括总线复位或限流开关，以应对配置变化。例如，除支持SDP直通、CDP直通、DCP、Apple 2.1A及Samsung 2A模式外，MAX14640–MAXA14644器件触发总线复位，以确保下行设备检测到主机的任何变化。器件也具有自动限流开关控制输出，当主机收发器通过I2C重新配置适配器或进入待机状态时对便携式设备复位。
　　充电器和以上所述的主机适配器设计用于配合分立电源工作，包括墙上适配器或计算机的电源。除家中或计算机附近外，第三个最常见为USB设备充电的场所是车上。汽车中最常见的辅助电源插座提供12V直流，特殊情况下有24V直流。然而，不同工作环境下，该电压波动范围很大。鉴于电池电压随温度变化，提供的实际电压可能低至9V或高达28V；可能存在高达40V的暂态浪涌。有些USB端口应用，例如车载充电器和导航系统，要求汽车级USB充电器/主机适配器仿真器，以及可靠的直流/直流转换器，以产生USB电源所必需的5V电压。
　　使用适配器仿真器具有一项附加优势：使USB收发器避免潜在ESD损害、USB线短路或电池短路。DC/DC转换器需要保证在较宽输入电压范围内正确工作。保护汽车电池的能力是一项关键特性，所以设计良好的转换器应包括可调节限流电路。此外，车载充电系统需要检测输出电流并将诊断数据送至控制单元，这就需要电流检测放大器。MAX16984是同类产品中的代表，在单片IC中集成了DC/DC转换器、主机适配器仿真器电路、ESD保护和电流检测放大器。MAX16984设计工作在4.5V至28V输入，具有高达42V的抛负载瞬态保护。器件内置电阻反馈网络（监测VBUS电压）和高边电流检测电流放大器（监测流入所连USB设备的电流）。当然，器件具有USB BC1.2兼容电路，支持高速（480Mbps） USB数据，并且可仿真Apple 1A/2.1A充电器。

　　图4. 采用MAX16984的高度集成DC/DC降压转换器，具有USB主机充电器适配器电路。

　　总结
　　USB BC1.2标准颁布于2010年，可直接为关闭的便携式设备电池充电。规范也增加了对耗尽电池或弱电池的支持。规范定义了三种明确的USB端口类型，本文对每种类型进行了介绍。遵循USB BC1.2标准，USB端口现在能够与USB供电便携设备协商其供电能力。现在可对各种便携式设备安全充电。最后，USB适配器仿真器的开发为USB端口的设计增加了卓越的可配置性。
　　对于专用于充电的USB端口，新充电器适配器仿真器增加了兼容可插入设备的数量。动态应用中，例如对计算机内置USB端口的不同要求，主机适配器仿真器提供了简化的设计。在恶劣的汽车环境下，集成DC/DC转换器和适配器仿真器可管理波动的电压、削减成本以及节省空间。

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