【USB充电乱如战国】 解除usb充电模式
时间：2020-03-11 07:22:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
AC-USB充电器无论在高低单价卖场，满天飞舞花满楼，背后的乱象却是令人担忧，也就是相同的USB连接端子，输出的电气规格，纷乱无比，各种电压电流值充斥在市场各个角落；最为鲜明的案例之一就是iPad，传统Pc的USB 2.0端口之5V／500mA无能应付，显示没有在充电。没有电子工程底子的用户，不陷入困扰，那才叫做奇怪。其实，为了因应现实大电流的需求，USB-IF有一份独立的充电规范标准，也就是本文要导读的所在地。
USB充电市场乱像现形录
网络上流传着一张深具张力USB充电的kuso图片，暗谕着USB充电的未来，似乎看不见底线的期望值。
iPhone 4、iPad／iPad 2超夯，可是有些问题却是纷扰。最为鲜明的地方，就在于电池充电。依据苹果的使用手册上之记载，iPad乃是随附着10W USB电源转换器(旧款相同造型的是5W)，而USB接口的开天辟地规格就是5V／500mA，难以支撑iPad 2大电池的6930mAh：即使新规范USB 3.0的900mA也是不足。也就是说“USB大电流充电”的时机已经风云来到，传统的USB 5V／500mA受到严厉的挑战，即使USB3.0的900mA也跟不上时代的速度。各个主板厂商也意识到这个问题的严重性，说它危机也未尝不可：为了克服这个迫切的问题，新一代的主板或多或少可以利用小程序来更新USB端口的供电能力。
若是守旧保守派，遇上了苹果，那一口您是咬不下去的。这是一个“山寨”为王的年代。
光是苹果产品的充电问题，就够您搞半天了。甚至扬名国际知名的一些iPod专用喇叭还不能对应iPodTouch，也就是没有办法充电。
韩国三星也毫不示弱，其数字相机的AC―USB配接器上竟然写着4.4V／400mA的超诡异数字，若是从工程上的观点来思考，设计者有可能不是天才就是白痴。
若是到市场上查询通用型的AC-USB配接器，更是乱如战国、纷花满楼：尤其是来自不知来路的廉价产品充斥在各大卖场上，价格超级便宜，可是毫无任何可信赖的公私机关来把关验证，那怎么来保证质量呢7曾经看过一位朋友使用了超廉价的山寨充电器来对PS3无线遥控器充电，结果却是烧坏了两个，简直气疯。在当前的天下纷乱状态下，唯一比较保险来保护产品资产的方式，大概就是利用原厂的充电器吧。
也有人针对任天堂与PSP游戏机器，推出专用AC-USB充电器，志在女性朋友的钱包，规格数字丝毫不重要也不透露，而是要可爱地兼外贸协会总动员。
还有一件攸关您我他的趣事，那就是手机端充电孔，有机会将统一采Micro USB规格(该是USB 2.0的Micro USB而非USB 3.0的Micro USB)，可是iPhone依然是我行我素，使用苹果排孔充电照卖不误。即使欧盟最新手机充电孔有Micro USB规格，就算到201 2年才会全面实施，不过，这颗富可敌国的苹果会遵循吗?难难难!
另外，所谓公共设施诸如机场的手机充电，更是危机四伏：手机内部数据有被盗窃的风险存在。反而是便携式充电器或是当夯的移行动电池，才合乎人性上的使用行为。有些快餐店或是便利商店，不仅提供了上网服务，也提供电源插头，这才是服务。
USB―IF官方的充电规范导读
USB-lF这个民间组织的历史功过，时间总会纪录下来，该组织有定义亮丽的成绩，也有很烂的结果表现，譬如说，没有利用价值的规格也有不少。该组织所规范的USB 2.0打了漂亮的大满贯，把先天本质不错的1394逼到矮墙角落去喘气：而USB 3.0当前正处于加温进行式中，价格战已经打的如火如荼了。而该组织的旗下电池充电工作小组，也定义有一份电池充电的规范“Battery Charging Specification.Revision?1.2”。
实话实说，若是站在工程与考虑消费者的立场上，合乎规范的设计准则，再加上严格产品认证的方式来把关，可以确保产品的安全性以及不同厂商产品之间的搭配性或兼容性。不过很遗憾，当前的样态似乎各个厂商我行我素，根本不甩这一套，才会引起造成目前这种局面。无论如何，还是鼓励大家遵照某些一定的准则，才是消费者的福气。
“充电不仅是一项技术，也是一门艺术”。规格定的好，大家比较容易看的懂、容易去实现。而技术最为令人讨厌之处，就在于技术的固有专用名词太多。电气上的规范数字已经令人头昏眼花，这些定义规范的人又喜欢凝造出一堆怪名词与缩写，阅读规格就变成一件彻底非赏心悦目的事情。
为了解说上的方便，还是以规格中的名词为依据，才能看的懂图片。至于，OTG部分，笔者老早就已经说过，这是个不太合乎人性的规格，对于消费者只会带来困扰与造成使用上的复杂与难理解。总之，请记住一句箴言“消费者不是工程师”，站在消费者的立场来替消费者设想，总是比较好吧。苹果在这方面算是及格的公司。不信的话，您可以试着想或是询问使用者，有谁知道Micro AB的连接器；答案自会出现。
先来搞清楚几个观念或名词吧。
USB充电有专用的充电器或是透过PC、笔电主板提供的USB电源来供应。前者就称做专用充电埠DCP(Dedicated Charging Port)，可以透过市电或是汽车上的电源来供电。而DCP在规格中，规定了一件很重要的概念，那就是D+与D-信号线必须短路在一起。
然而，若是看苹果内部的机密资料，不难发现苹果根本不甩这个论述，依然自行其道。不信的话来看其1A充电器的回路吧。(姑且假定这个信息的来源正确)
没有电的电池，就称之为“DeadBattery”，并不是指坏掉的电池。而另一个名词“Weak Battery”，则是说电池的低电压，也就是说可以充电的门坎电压。至于“Good Battery”当然就是说充好电可以开机动作的电池了。
同时，规格中也规定了，若是便携式装置的电池没有电或是弱电力，也必须通过USB-IF的侵入电流测试(inrush test)项目。
额定电流(rated current)，就是意指充电埠所能供应的电流，它务必大于便携式装置的充电电流：很多传统USB埠不能对iPad充电，就是电流供应输出不足也。依据规格的数据指出，充电端口的额定电流范围IDCP=0.5A～5.0A。
对于充电系统型态的连接方式，规格书中列出了多种方式，可是就实际的使用情况以及消费者的使用直觉性考虑，基本上还是以下图的两种方式，较具有可行性。
再说一次，充电是一项技术，更是一门艺术；可繁可简。由于电气装置的首要考虑绝对是安全至上，因此，充电构造理想上还是有一套游戏准则会比较有保险。基于这个考虑，规格书也针对便携式装置，描述 了充电器侦测的硬件架构。建议做外围产品的厂商，还是尽可能参考这个模型：不要让USB充电，最后乱成一团甚至失控。
这个硬件结构的构成，系由下列几个线路机能要素所建构而成：
・Vbus电压的侦测；藉由一个比较器来实现。为何需要先侦测Vbus，这点与USB连接器／底座的设计有关。当连接头插入底座时，Vbus会比数据线先行接触。请参阅图17，就一目了然。
・数据信号接触的侦测：当然，一个便携式装置不需要去实践这个程序。便携式装置如何来区分专用充电器还是诸如计算机Pc的下游端口呢?唯一的办法，就是来观察数据线的布置。因此，才会定义了下一个程序，称之为“首要侦测(pnimary detection)”的方法。
请注意，当便携式装置连接到一般的下游埠时，D+会因为电阻而拉低。
・首要侦测(primarydetection)，就是用来区分一般下游埠以及其他不同形式充电埠的一个方法。下图显示了当携带式装置连接到专用充电端口时的电路梗概。由于专用充电端口的D+与D-信号线会短路在一起，可以利用这个特征来善用D-的电压比较。
・规格书中还有定义一个“次要侦测(secondary detection)”。这一点非常容易让人引起困扰。它的作用，就是要区别专用充电埠DCP以及下游埠专用充电CDP。
至于，做与不做，也许见人见智吧。
・充电器侦测的时序(timing)关系。在此不多做描述，于产品实做时，请参考规格书上的规定。
・留意接地电流(ground current)与噪声幅度(noisemargin)。
规格书中定义了好几种形式的充电方式，不过个人认为无妨先将重点摆放在专用充电埠DCP以及下游埠专用充电CDP上：DCP乃是Dedicated Charging Port之缩写，而CDP却是Charging Downstream Port之意。两者皆是必须提供USB标准A之底座。而对于底座内的颜色，就没有指明了，不过，没有理由采用USB 3.0蓝色的连接器吧。
因此，对于这两种方式的必要动作范围需要遵守与认知，也就是说“负载曲线(10ad curve)”要确实去实践。
从负载曲线可以看出，若是发生了过电流超载(current overload)的状况，CDP需要关机来保护：当电流过度负载移除之后，也需要在一定的时间之内输出充电电压。
下图是专用充电端口DcP的负载曲线(10adcurve)，您可以用心来比较DCP与CDP两者动态范围上的差异。若是站在使用者上的立场，该是一个大电流的小型携带方便之充电器，该是最佳的选择，一个可以充多个；就好像用一个1 0W的USB充电器，就足以应付iPad、iPhone、iPod、MP3甚至某些数字像机。
凭良心说，过多的电源配接器(power adapter)已经形成一种莫须有的浪费，造成环境的负担；就算要回收内部的铜线，所费功夫与敲敲打打，对环境而言很不好，因为，回收背后的代价与额外垃圾。
从这两个负载曲线(10ad curve)，不难看出，USB-IF对于从USB拿取电力的充电电流最大值是定于1.5A的水平。以专用充电器来说，USB-IF定在500―1500mA：
而中国专属的YDT1591―2006，则是定于300mA～1800mA：输出电压两者皆为4.75V～5.25V。就充电技术历史来说，不管是1.5A还是1.8A，都已经算是大电流充电了。(90年代的很多专用充电器，充电电流往往也低于100mA甚至仅有两位数而已)
在设计的准则上，还有一个小小的因素也要注意，那就是往往会被忽略掉的寄生电容问题。由于专用充电器的D+与D-是联系在一起，数据线对于Vbus以及GND之间的寄生电容，最高限制在1 nF。
此外，规格书还提出另一种有趣的用户行为模式：可是，我总是觉得把问题给复杂化了。这是工程师的思维，一般的消费者没有这么厉害有足够的认知。在此，仅略为介绍性的描述。
规格中定义了一种ACA(Accessory Charger Adapter)的东西，很难用文字说明与翻译，请先看图吧。从图中马上可以理解ACA提供了三种端口：
・OTG端口：连接接OTG装置。
・附件端口(Accessory Port)：连接装置。
・充电埠(charger Port)：接充电器。
其实，这款模型的背后精神是想透过充电器同时对OTG装置与附件装置充电，而OTG装置依然可以与附件装置互通。立意虽好，可是把消费者当成工程人来看就有点不着边际了。一来，ACA这个名词或装置，太难懂。二来，OTG这个玩意根本不成气候。三来，这种用户行为模式也未免过度复杂。四来，设计上可能问题重重，不容易验证。
至于，将ACA还更进一步区分为Micro ACA以及标准ACA，这叫做玩死人。也许苹果做个并不完美，然而，在充电器上算是做的还不错。只因为产品竞争过于激烈，当产品推陈出新的速度过快时，整个蓝图就乱了，往往见缝插针。
俗话说，10次车祸9次快，数字家电产品引起的充电困扰何尝不是?
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