USB 充电协议_usb充电协议

锂电子电池

电池的发展史

USB充电,都是充的 锂离子电池

https://blog.csdn.net/u012719256/article/details/72627022
1990年前后发明了锂离子电池。1991年锂离子电池实现商品化。
1995年发明了聚合物锂离子电池，（采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质）1999年开始商品化 。
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锂电子电池充电过程

锂离子电池充电是直接给电池两端加相应的电压吗？

嗯嗯，直接正极对正极，负极对负极接好，让后要保证充电电压大于蓄电池电动势，保证有足够的输出电流，这样就可以给电池充电了……

https://blog.csdn.net/weixin_49369227/article/details/125220909

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锂离子电池的充电过程可以分为三个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电。
锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：

充电步骤:
	1.先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，进入预充电过程,否则进入标准充电过程
	
	2.预充电过程:
		涓流充电(低压预充):
			充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。
	3.标准充电过程:
		恒流充电:
			以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，
		恒压充电:
			保持充电电压为 4.20V。
			此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。
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充电物理公式

从物理计算公式上来说，功率(P)=电压(U)x电流(I)，在电池电量一定的情况，功率标志着充电速度，我们可以通过下列三种方式来缩短充电时间。

1. 高电压恒定电流模式：
一般手机的充电过程是，先将220V电压降至5V充电器电压，5V充电器电压再降到4.2V电池电压。
整个充电过程中，如果增大电压，产生热能，所以充电时，充电器会发热，手机也会发热。
而且这样功耗越大，对电池损害也是越大的。

2. 低电压高电流模式：
在电压一定的情况下，增加电流，可以使用并联电路的方式进行分流，恒定电压下，
进行并联分流之后每个电路所分担的压力越小，在手机中也进行同样处理的话，这个每条电路所承受的压力也就越小。

3. 高电压高电流模式：
这种方式同时增大电流与电压，这样由之前的公式P=UI, 我们可以知道的是，这种方式是增大功率最好的办法，
但增大电压的同时会产生更多的热能，这样其中所消耗的能量也是越多，并且电压与电流不是无限制的随意增大。
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充电器接口

• 充电器接口发展史

USB协议

对于USB充电功率超过10W（也就是5V 2A）才能称之为快速充电。
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慢充

USB-IF BC1.2

• 简介

USB-IF BC1.2充电协议  是 usb 2.0 后来添加的附属协议
协议在 : https://www.usb.org/sites/default/files/BCv1.2_070312_0.zip
USB-IF BC1.2充电协议 引入时，电池充电不是USB的原始功能。
因此，在BC1.2之前，没有官方规定为断电设备的电池充电。
但是,在 USB-IF BC1.2充电协议 引入前, 已经有利用usb充电的实例,各家标准不一,混乱

OVERVIEW OF USB BATTERY CHARGING REVISION 1.2 AND THE IMPORTANT ROLE OF ADAPTER EMULATORS
https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/TUT5801.pdf

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• 一张图看懂Battery Charging Specification 1.2(BC1.2)USB充电协议
• Battery Charging Specification(BC1.2)USB充电实测波形
• 充电公式

市场上主流的移动设备充电是基于USB接口的一种通用标准（BC1.2）。
5V电压，电流上限是1.8A，那么我们能得到的最大功率就是5V * 1.8A = 9W，那么9W折算到充电电流来讲，最大极限就是2A左右。
显然，对大容量电池来说，这个充电效率是不够的。
因为USB连接线有阻抗的原因，充电电流不能被设置太大，因此想提高充电功率就只能提高充电电压了。
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• 充电源分类

1.Standard Downstream Port（SDP）
该端口在D+和D-线上均具有15k½下拉电阻器。
电流限制如上所述：暂停时为2.5mA，连接时为100mA，连接和配置更高功率时为500mA。
A downstream device can be enumerated when it is connected to an SDP.

2.Dedicated Charging Port（DCP） 符合BC1.2的专用充电器
该端口不支持任何数据传输，但能够提供超过1.5A的充电电流。
它的特点是D+和D-线之间的短路。这种类型的端口允许墙壁充电器和汽车充电器具有高充电能力，无需枚举。

3.Charging Downstream Port（CDP） 符合BC1.2的电脑usb接口 // 该过程是有枚举的 // TODO
该端口允许高电流充电和完全符合USB 2.0的数据传输。
它具有D+和D-通信所需的15k½下拉电阻器，
还具有在充电器检测阶段切换的内部电路。该内部电路允许便携式设备将CDP与其他端口类型区分开来。
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快充

两大阵营 : 
	低压快充 : VOOC
	高压快充 : QC2.0 PD
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QCOM QC

• 介绍

QC 1.0
	Quick Charge
	便将传统的5V/1A提升到了5V/2A，速度提升了一倍
QC 2.0
	QC2.0阶段，受限于MicroUSB接口最高支持2A的电流，高通在快冲方案上面选择了高电压，低电流的方式。
	QC2.0打破了以往常规的5V的标准输出电压，将电压提升到了最高可支持20V的水平.
	不过手机厂商经过各方面考量，使用的多是9V、12V的高压方案，搭配上2A的电流，有了18W或者24W的充电功率。
	由于12V的高压无法直接作用于给手机直接充电，需要降压到手机能支持的4.2V，这其中就会造成手机发热，一部分的能量就在其中损耗，充电效率也只能保持80%的水准。
QC 3.0
兼容 BC1.2
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高通推出了在Quick Charge v2.0。
该方案中，可以将电源适配器提到为5V、9V、12V三种电压，通过提高电压的方式，让电源适配器能够提供更多的电量给到移动终端。


Quick Charge2.0的实现方式

在Quick Charge v2.0中，电源适配器5V输出到主板，主板上的充电电路得到5V电压，会对电池进行充电，
在USB D+、D-线上，会有一个BC1.2的握手，
除此之外没有更多额外的控制引脚和接口，所有的控制还是运行在USB的D+、D-信号线上的，并且它是兼容BC1.2的。

除此之外，在BC1.2的基础上，Quick Charge v2.0的电路会再判断一次，电源是否支持Quick Charge2.0。

如果电源支持，终端再请求电源适配器提供更高的电压。这一系列的握手，都是建立在BC1.2标准基础之上的，所以v2.0也是充分向前兼容的。

在终端主板端，也提供了片上和独立的switching charger方案供OEM厂商选择。
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OPPO VOOC

上面提到了缩短充电时间的三种方式，OPPO选择了第二种方式。
通过提高充电电流来缩短电池的充电时间。
充电时，如果电流太大，会引起电池的发热量大幅增加。
为了减小电池的发热量，OPPO将一块电池分成了几个小块的充电单元，
每个充电单元单独提供电流充电，因此实际上是通过分流充电实现大电流充电的。
这种方式在需要硬件上的支持，包括电池电芯、连接线和充电器的定制。
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USB-IF PD

• PD协议发展史

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。
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MTK PE+

TODO
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USB 充电市场