BC1.2 PD协议

一、BC1.2

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

二、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。

三、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。

四、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。

应对此类问题，带线损补偿的USB充电电源开始流行。所谓线损补偿是实时监控充电电流的变化，然后实时调整输出电压以达到抵消或弥补充电线上的压降的目的。如果监控到充电电流增加，则立刻提升充电电压，反之降低输出电压。

线损补偿的原理如图所示，首先在USB供电线中串入一粒采样电阻Rsense，Rsense的阻值必须足够小（如0.01Ω），所以需要一个放大电路放大Rsense上的压降得到Vsense，然后Vsense通过R3去改变FB管脚的电压达到“欺骗”开关电源的目的。线损补偿的效果如图1.9示意。当然，这种补偿措施的局限性也是很明显的，充电线的线阻必须已知且固定，否则可能会引起过调或欠调的问题。