AN92554 Implementing Battery Charging Features using HX3 (Chinese).pdf

AN92554
使用 HX3 实现电池充电特性
作者:Hasib Mannil
相关项目: 无
相关器件系列:CYUSB330x、CYUSB331x、CYUSB332x
软件版本:NA
相关应用笔记:AN91378
AN92554 介绍了 USB 电池充电的基本知识,并描述了 HX3 的上行和下行端口所支持的标准和专用电池充电器检测机制。
本应用笔记还有助于了解 HX3 的专属特性(如 Ghost Charge 和 ACA-Dock),并提供了执行各种电池充电特性的指导。
目录
简介
简介 ................................................................................... 1
HX3 是符合 USB3.0 规范版本 1.0 的 USB 3.0 集线器的控
制器系列。HX3 支持超高速(SS)、高速(HS)、全速
(FS)以及低速(LS)模式。除了执行 USB 3.0 集线器,
HX3 系列还具有高级 USB 电池充电特性,用以满足使用
USB 实现电池充电的需求。
USB 电源简史 .................................................................... 1
术语定义 ............................................................................ 2
HX3 变量 ........................................................................... 3
组合端口的电源切换 .......................................................... 3
独立端口的电源切换 .......................................................... 3
ACA Dock 充电 .................................................................. 3
USB 电池充电器概述 ......................................................... 4
USB-IF BC v1.2 充电标准 ............................................. 4
本应用笔记重点介绍了 HX3 产品系列的电池充电特性。首
先介绍了 VBUS 供电设备、USB 电池充电规范、各种 USB
电池充电器的概况以及 HX3 系列支持的不同电池充电特
性。最终介绍了基于 HX3 的评估版以及 HX3 中的充电特性
的设计和配置指导。
HX3 电池充电特性 ............................................................. 4
HX3 如何实现系统中的电源控制 ................................... 5
影响便携式设备充电电流的因素 ................................... 5
HX3 上行端口的充电支持 .................................................. 8
Ghost Charge™ ......................................................... 10
使用 Blaster Plus 工具配置各种充电方式 .................... 10
HX3 开发套件 ............................................................. 11
USB 电源简史
为了用户便于使用 USB 技术,USB-IF 对通过 USB 电缆供
电给相连的 USB 设备(又被称为总线供电设备)并与其进
行数据通信的规范进行了定义。这样,设备可以通过一根
USB 电缆实现充电和通信。图 1 显示的是 USB 供电设备的
实现情况。
CY4603 套件完成电池充电功能的硬件实现 ..................... 12
硬件设计的注意事项 ................................................... 13
硬件建议 ..................................................................... 14
CY4603 套件中电池充电性能的演示 ........................... 14
BC v1.2 兼容性测试 ......................................................... 15
图 1. USB 接口信号
VBUS:
1. 插入时会消耗100 mA的电流
2. 枚举过程中要进行电源调协
3. 提供调协后的电源(最多为500 mA)
HX3 电池充电限制 ........................................................... 15
总结 ................................................................................. 15
参考 ............................................................................ 15
设备
PC
VBUS
附录 B:BC v1.2 检测机制 .............................................. 18
D+
D-
全球销售和设计支持 ........................................................ 28
GND
附录 A:故障排查指南 ..................................................... 16
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VBUS
D+
DGND
1
使用 HX3 实现电池充电特性
插入一个 USB 主机时,USB 设备最多会消耗 100 mA 的电
流。在 USB 枚举过程中,设备需要将其特定信息传输给主
机。在此期间,被连接的设备会通知给主机它要求从 VBUS
获得的电量。如果主机可以提供所需电量,那么它将根据要
求配置设备。例如,某个设备在 5 V 电压时要求 200 mA 的
电流,如果插入到 PC 的下行端口,便会对其进行配置;如
果插入总线供电的集线器,则不会进行配置。这是因为 PC
可以提供 500 mA 的电流,但是根据 USB 特性,总线供电
集线器上每个下行端口只能提供 100 mA 的电流。
出于安全考虑,USB 规范要求对所有下行端口进行过流保
护。当一组下行端口的总电流超过预设值时,则过流保护电
路被断电。USB 规范也指定了最佳状况下过流保险丝必须
能够自动恢复。
如果插入 USB 端口的所有设备均符合该规范,则这种简单
的电源方案会很有效。但是,市场发展很快,供应商观察到
所有台式机和笔记本电脑均使用了价廉的电源。所有类型设
备均通过插入 USB 来获得电源,如咖啡杯加热器、风扇、
微型冰箱和灯等。这些设备没有同数据线(D+和 D-)建立
连接,它们只是从 VBUS 获取所需电量。PC 识别到的典型
负载是 VBUS 和 GND 间的电源电阻(图 2)。
图 2. USB 端口作为电源使用
GND
VBUS
GND
对于预期按有序基础管理电源的 PC 来说,USB 电源的这
种无监督使用并不是很理想。例如,咖啡杯加热器获得的功
率为 2.5 W(合法限制为 5 V 电压和 500 mA 电流),其加
热能力不足,因此有些加热器的功率为 5 W,是合法限制
的两倍。(5 W 功率也不会获得多少热量,所以 USB 咖啡
杯加热器不是很流行)。增大设备的功率会使保护 USB 端
口的热保险丝发热,因而会禁用所有端口,直到保险丝变凉
和/或重启 PC。
USB 电源适合于通过 USB 连接器给手机和平板电脑充电。
该用法只要求使用进行数据同步的 USB 电缆,从而可消除
墙壁式和电缆不兼容的麻烦。为了管理充电并提供大于 500
mA 的充电电流,USB-IF(USB 实施者论坛)于 2010 年
12 月发布了“电池充电规范” (Battery Charging
Specification)版本 1.2,后面将其缩写为“BC v1.2”。
BC v1.2 规范允许使用最大为 1.5 A 的电流给兼容的便携式
设备充电。它定义了新型 USB 端口,将其称为充电下行端
口。该端口允许使用最大为 1.5 A 的电流进行充电,同时进
行数据通信。而墙壁型适配器提供的专用充电端口不能进行
数据通信。
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术语定义
注意:下面的电气规范在“附录 B:BC v1.2 检测机制”中
进行了说明。
配件充电器适配器(ACA):ACA 适配器允许同时将充电
器和其它设备连接到一个 USB 端口。
ACA-Dock:ACA-Dock 底座上有一个上行端口和可选的下
行端口。可将上行端口连接到某个便携式设备,并为其提供
IDEV_CHG (1.5 A)电流。通过在 USB 空闲期间使能 D-引脚
上的 VDM_SRC(0.5 V 至 0.7 V),并使用 RID_A 电阻(122
kΩ 至 126 kΩ)将 ID(识别)引脚接地,ACA-Dock 表示
它被连接到了某个便携式设备。
Apple 充电:Apple 充电是 HX3 支持的专用充电标准,用
于为各种 Apple 设备充电,如 iPod、iPad 或 iPhone。如果
Apple 设备连接到 HX3 的下行端口,则可以使用下面两种
模式进行充电:
PC
VBUS
借助于 USB 充电能力,行业中几乎所有便携式设备和手机
能 够 不 再 使 用专 用 的 墙 壁 适配 器 。 中 国 工业 规 范 YD/T
1591-2006 规定在中国销售的所有手机必须支持 USB 专用
充电端口检测(通过短接 D+和 D-引脚来实现)。自 2007
年 6 月 14 日起,需要在中国申请许可证的所有移动手机必
须将 USB 端口作为电池充电电源使用。欧洲联盟(EU)于
2009 规定在 EU 销售的设备要将微型 USB 连接器作为标准
的充电端口使用。

Apple(1 A)充电:Apple 充电器(HX3)将其 D-线
连接至 2.7 V 的电压,并将 D+线连接至 2 V 电压。

Apple(2.1 A)充电:Apple 充电器(HX3)将其 D+
线连接至 2.7 V 的电压,并将 D-线连接至 2 V 的电
压。
充电下行端口(CDP):充电下行端口(CDP)符合 USB
2.0 主机或集线器定义,它允许连接的便携式设备最大消耗
的电流为 IDEV_CHG(1.5 A)。CDP 检测到 D+线上的电压大
于 VDAT_REF(0.25 V)并小于 VLGC(0.8 V)时,它将输出
VDM_SRC 电压(0.5 V 至 0.7 V)。
充电端口:通过充电端口可以为电池供电设备充电,如:
DCP、CDP、ACA-Dock 或 ACA。
专用充电端口(DCP):DCP 是一个下行端口,它可以给
便携式设备供电,但是不能枚举设备。DCP 可以提供
IDEV_CHG(1.5 A)的电流和 VCHG (4.75 V 至 5.25 V)的电
压。通过将最大为 RDCP(200 Ω)的电阻放置在 D+和 D-引
脚之间,DCP 能够指示它的类型。一般,D+和 D-被短接。
Ghost Charge™:Ghost Charge 是赛普拉斯专有的充电
方法。使用该方法,可以不将上行端口连接至主机或集线
器,HX3 上的下行端口会仿真 DCP。
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2
使用 HX3 实现电池充电特性
标准下行端口(SDP):标准下行端口(SDP)是指符合
主机或集线器中 USB 定义的下行端口。SDP 使用大小为
15 kΩ 的电阻将 D+和 D-连接至地端,并在配置设备时可以
提供 500 mA 的电流。
图 4. 带有独立控制充电器端口的 CYUSB3312(两个下行
端口)和 CYUSB3314(四个下行端口)
PC
配置设备时,USB 3.0 下行端口最大可以提供 900 mA 的电
流。
USB 充电器:USB 充电器是带有 DCP 的设备,如墙壁适
配器或车载电源适配器。
U
蓝色:USB信号
红色:VBUS电源
外部
电源
HX3
HX3 变量
HX3 集线器控制器系列包含了用于处理各种电源拓扑结构
的变量。CYUSB3302(两个下行端口)和 CYUSB3304
(四个下行端口)的 68 引脚 QFN 封装是最小的封装版
本。
SW
D1
SW
D2
SW
D3
SW
D4
组合端口的电源切换
ACA Dock 充电
如图 3 中所示,外部电源提供的一个电源开关(SW)被连
接到下行端口。通过使用片上 ROM 的默认值,或者外部
I2C EEPROM 的自定义代码和配置,对 HX3 进行配置。请
注意,PC 的 VBUS 仅用于检测连接设备(虚线),另外外
部电源单元将 VBUS 电源提供给下行端口。外部电源与 BC
v1.2 结合使用,可以使用比枚举前更大的电流给连接设备
(如手机)充电。
许多平板电脑通过 USB 端口进行充电,并将其作为 USB
外设。可将一些新型平板电脑的 USB 端口作为主机或外设
使用,这就是所谓的双模式(dual-mode)或者 OTG(OnThe-Go)。
图 3. CYUSB3302/04:组合切换充电器端口的超速集线器
U
第五个额外的引脚是识别(ID)引脚,用于检测设备的作用
(主机或外设角色)。在 BC v1.2 规范中,该 ID 引脚也用
于检测 ACA-Dock 功能。检测操作依赖于连接至集线器上
行端口的 ID 引脚的电阻(图 5)。“ACA-Dock”代表配件
充电器适配器底座,它是 BC v1.2 的一部分,并在本应用
笔记后面的内容中进行了详细地说明。
外部
电源
PC
蓝色:USB信号
红色:VBUS电源
HX3
除了可作为 USB 主机或外设使用(双模式设备),OTG 设
备还遵循信令协议,即不用断开和重新连接 USB 电缆仍可
以切换主机和外设角色。一般的 USB 连接器有四个引脚
(D+、D-、VBUS 和 GND),OTG 连接器则有五个引
脚。
SW
图 5. CYUSB3324/6/8:SuperSpeed 集线器、ACA-Dock
主机(如
平板电脑)
D2
D3
D4
ID
D1
U
独立端口的电源切换
外部
电源
SW
图 4 显示的是独立端口的电源切换。HX3 的 88-QFN 封装
支持该特性。由于这种封装具有额外的引脚,用于独立电源
开关,另外还具有 Pin-strap 配置能力。HX3 控制的外部电
源开关具有电阻可设置的电流限制和过流检测功能。HX3
将检测过流状态并通过 USB 上报给 PC。HX3 也会自动关
闭所有发生过流状态的下行端口。更多有关外部电源的控
制,请查阅“HX3 如何实现系统中的电源控制”一节。
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蓝色:USB信号
红色:VBUS电源
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HX3
SW
D1
SW
D2
SW
D3
SW
D4
3
使用 HX3 实现电池充电特性
USB 电池充电器概述
其它专用的充电器
专用充电器
除上述专用充电器外,市场上还有其它专用的充电器,如
Sony、Blackberry 等旧型设备使用的充电器。
多种设备都遵循 BC v1.2 规范。但是,有一些安装设备的
基本功能则遵循的是电池充电的专用握手协议。这些专用协
议一般由普通的便携式设备制造商使用,并且仅针对于专用
的充电器。通过这些充电器,便携式设备可以区分与 USB
端口连接的专用充电器或墙壁充电器和标准 USB 端口。
标 准 的 USB 端 口 包 括 四 个 终 端 : D+ 、 D- 、 VBUS 和
GND。在所有这些充电方法中,VBUS 提供了充电电流,
GND 提供了便携式设备的回路。D+和 D-线用于传输信
号,允许连接设备区分充电器和标准 USB 端口的信号。在
标准的下行(DS)端口,D+和 D-线均通过大小为 15 kΩ
的电阻下拉。专用的充电器修改 D+和 D-的行为,因此连接
的便携式设备可以检测充电器。以下各节概述了几种常见的
专用充电器。
专用充电器
在专用充电器中,通过短接 D+和 D-线或在这两线之间连接
一个小电阻来实现充电。USB-IF BC v1.2 DCP 的检测方法
也可以通过这种方式实现。专用的充电端口仅用于充电目
的,设备和充电器(主机或集线器)之间没有任何 USB 数
据传输。
USB-IF BC v1.2 充电标准
当便携式设备被连接到 USB 主机或集线器时,USB 2.0 规
范要求该设备的电流消耗分别为:


若总线被暂停,电流必须小于 2.5 mA

若总线未被暂停,并且主机被配置为吸收 500 mA 电
流,则电流必须小于 500 mA
若没有暂停总线,并且没有进行配置,电流必须小于
100 mA
要想不配置便携式设备仍能够进行充电,或要想设备遵循暂
停模式的规范,则要求使用一个协议进行区分充电端口和标
准端口。USB-IF BC v1.2 标准可提供这种机制。表 2 总结
了便携式设备遵循 USB 规范时充电电流能力。
表 2. USB 电源标准
规范
USB 2.0(SDP)
500 mA
(由主机
电源
2.5 W
配置)
Ap p l e 充 电 器
Apple 设备(iPod、iPhone 和 iPad)遵循专有的充电器方
法进行区分充电器和标准的 USB 端口。在该方法中,将非
零值电压提供给 D+和 D-引脚,用以表示充电器功能。表 1
显示的是 Apple 充电器分别提供给 D+和 D-线的电压,用以
表示充电器提供电流的能力。
USB 3.0(SDP)
D+端
D-端
充电
电压
电压
电流
(V)
(V)
(A)
2
2
0.5
2
2.7
1
2.7
2
2.1
2.1 A Apple 充电器
2.7
2.7
2.4
2.4 A Apple 充电器
900 mA
(由主机
4.5 W
配置)
电池充电
CDP
1.5 A
7.5 W
规范版本 1.2
DCP
0.5 A–1.5 A
2.5 W–7.5 W
ACA-Dock
1.5 A
7.5 W
表 1. 各种 Apple 充电器
注意
附录 B:BC v1.2 检测机制中详细说明了 BC v1.2 充电机制
的检测。
1
未使用 。
第一代 Apple 充电器。
HX3 电池充电特性
1 A Apple 充电器
HX3 为连接至其下行端口和上行端口的设备提供了多种电
池充电方法。除 BC v1.2 外,HX3 还支持下述电池充电特
性:
1
Samsung 充电器
Samsung 设备使用多种充电方法。在某些 Samsung 设备
(Samsung Galaxy 平板电脑)的专用充电方法中,D+和
D-引脚偏置为相同的电位(~1.2 V)。Samsung Galaxy S
系列(S3 和 S4)采用了 DCP、CDP 和 SDP 操作模式的
USB-IF BC v1.2 充电标准。
1
电流

Apple 充电: Apple 的专用充电方法适用于 iPad、
iPhone 和 iPod 中。

Ghost Charge™:它是赛普拉斯专有的特性;当主机
未被连接至 HX3 的上行(US)端口时,每个下行(
DS)端口均可以仿真专用的充电端口(DCP),如墙
壁充电器。
不支持 HX3 芯片。
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4
使用 HX3 实现电池充电特性

配件充电器适配器底座(ACA-Dock):可以给作为主
机使用的智能手机或平板电脑(与 BC v1.2 相兼容)充
电,并允许同时进行数据传输。
本节描述了 HX3 如何控制下行和上行端口的电源以及这些
端口所支持的电池充电类型。
HX3 如何实现系统中的电源控制
图 6 显示了 HX3 在典型的系统中如何控制单个下行端口的
电源。它显示了 HX3 芯片、下行(DS)端口连接器、以及
控制下行端口的电源的开关。
本地 5 V 电源经过电源开关为下行端口提供 VBUS。电源开
关由 HX3 电源使能(DSx_PWREN)信号控制。
如果 HX3 接收到一个过流指示(DSx_OVRCURR),它会
关闭端口的电源,并通知给主机该错误状态。端口的重接电
取决于主机和操作系统。如果在 HX3 未连接至主机时激活
了过流信号,则 HX3 在排除过流故障后会重新为端口供
电。如果连接至端口的设备消耗的电流超过了电源开关设置
的极限值,则外部电源开关会激活过流信号。例如,Texas
Instruments TPS2560DRC 使用 ILIM 引脚设置带有外部电
阻的电流限制。
由于设备电池的充电状态的不同,其充电电流也不一样。对
于 Li-ion 可重复充电电池,电池在几乎完全放电和几乎充满
的状态中,充电电流比较低,除这两种限制外,充电电流变
得更大。图 7 显示的是 Li-ion 电池的典型充电曲线。
HX3 下行端口的充电支持
可使用 USB 端口进行数据通信或充电,或同时进行这两项
工作。因此,根据系统要求,可将 HX3 的下行端口配置为
下面类型中的一种:



标准下行端口(SDP)
充电下行端口(CDP)
专用充电端口(DCP)
图 7. Li-Ion 电池的充电曲线
图 6. 集线器控制器和下行端口(连接器)间的连接
电源开关和过流检测器
5 V电源
DSx_PWREN
VBUS
DSx_OVRCURR
D+
HX3 Silicon
DS Port
Connector
D-
TXP/M
HX3 提供了全局和独立(每个独立端口)的端口电源配置
选项,用以控制充电支持(SDP、CDP 或 DCP)。全局配
置选项“BC_ENABLE”用于控制对所有下行端口充电的支
持。取消选择该选项时,所有下行端口作为 SDP 使用。
RXP/M
GND
当“BC_ENABLE” 被设置为“1”时,每个独立下行端口
的 充 电 支 持 取 决 于 端 口 的 配 置 选 项 “DCP_EN” 和
“CDP_EN”。默认的配置设置在表 3 中被高亮显示。
影响便携式设备充电电流的因素
便携式设备充电电流受下面各因素的影响:
表 3. HX3 下行端口上的充电配置选项
1.
充电器的下行端口和被充电的便携式设备之间的协调。
2.
提供给下行端口电源开关的系统电源、电源开关的电流
承载能力以及电源开关中设置的过流限制。
3.
设备的充电电流要求。虽然在规范中指定了最大充电电
流,但是有些设备可以使用比指定限制低或高的电流进
行充电。系统设计者应该注意到这一点,如果需要可以
可以针对更高电流能力设计系统。
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表 3 总结了 HX3 支持的下行端口配置。可以使用赛普拉斯
Blaster Plus 工具进行配置端口,如 Blaster Plus 用户指南
所述。
BC_ENABLE
端口的电池充电配置
端口类型
DCP_EN
CDP_EN
0
X
X
SDP
1
0
0
SDP
1
0
1
CDP
1
1
X
Apple/DCP
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5
使用 HX3 实现电池充电特性
HX3 在各种充电配置间的切换
图 8:HX3 下行端口的电源连接和 VBUS 放电路径
根据内部设置(如表 3),当 HX3 与主机相连时,它的下
行端口可以作为 SDP、CDP 或 DCP 使用。断开与主机的
连接时,下行端口可作为 DCP(Ghost Charge)使用。
检测到上行连接发生变化时,HX3 将更改其下行端口类
型,同时允许与下行端口连接的设备切换其功能,以符合
HX3 端口类型的要求。如果与 BC v1.2 规范兼容,当 HX3
更改下行端口类型时,HX3 通过下面步骤可强制连接的便
携式设备重新协商充电机制:



电源开关和过流检测器
5 V电源
DSx_PWREN
VBUS
DSx_OVRCURR
150 uF
DS Port
HX3 Silicon
100 Ω
终止驱动 VBUS
GND
等待 600 ms
开始驱动 VBUS
VBUS 终止后,经过等待未驱动 VBUS 时间(TVLD_VLKG
,500 ms)和重新驱动 VBUS 时间(TVBUS_REAPP ,100
ms)的总和(600 ms),可以将下行端口的 VBUS 放电至
VBUS_LKG(0.7 V)。
取消激活电源使能信号时,放电回路便被打开。另外,可以
使用具有内置放电功能的电源开关实现放电操作。图 8 还
显示了下行端口 VBUS 输出上的 150 µF 电容,该电容有助
于满足 USB 特性中对浪涌电流的要求。
在集线器系统设计中,建议为下行端口上的 VBUS 提供内
部放电路径,这样是为了使其放电到小于 VBUS_LKG 的电
压水平,因为连接的便携式设备不会在 TVLD_VLKG 时间内为
VBUS 放电。这样通过放电可确保所连接的无充电设备的
VBUS 电源循环。
每次检测到主机连接发生变化时,HX3 都会评估表 3 中显
示的充电器配置,并根据上述功能变化流程的介绍切换其功
能。
图 9 显示的是 HX3 在各种充电方法间切换的条件和序列。
图 9 中所示的 CDP 和 DCP 功能被描述在图 10 中。
由图 6 扩展得到的图 8 显示的是放电机制。如图 8 所示,
可以将 VBUS(电源开关的输出)经过 100 Ω 的放电电阻
和一个晶体管或 FET 并连接到地端,实现对 VBUS 的放
电。
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6
使用 HX3 实现电池充电特性
图 9:HX3 切换各种充电方法的流程图
上电或主机连接的变化
断开下行端口的VBUS
等待600 ms
Y
与主机连接
N
是否针对Ghost充电
N
端口被配置为DCP
Y
N
Y
来自主机的
N
性能配置端口?
连接下行端口的VBUS
HX3处于暂停状态
PORT_POWER
Y
执行DCP功能
连接下行端口的VBUS
Y
端口是否被配置为CDP
N
执行CDP功能
等待设备连接,以实现USB
功能
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使用 HX3 实现电池充电特性
图 10:HX3 充电器交换程序的流程图
CDP功能
DCP功能
使能IDP Sink
N
监控VDP
N
VDP >
VDAT_ REF?
Apple充电被使能,并
VBUS_DS = 5 V
Y
1. 使能Apple中断
2.使能BC v1.2的检测
使能DCP终端
Y
使能VDM_SRC
N
禁用DCP终端:
N
VDP <
VDAT_ REF? or
VDP > VLGC
检测到BC v1.2
便携式设备
Y
DCP终端:通过200Ω短接D+线和D-线.
1. 禁用Apple终端
2. 使能DCP终端
Apple终端:
DCP 终端
Y
HX3将一对电阻分压器的输出连接至D+/D通过200 Ω短接D+线 和D-线。
引脚。通过这些电阻分压器将VBUS_DS(5
V)连接至GND。HX3支持两种Apple终端,即1 A或2.1
.
Apple终端
禁用VDM_SRC
A充电
3 将一对电阻分压器的输出连接至D+/D-引脚。
通过这些电阻分压器将VBUS_DS (5 V)连接至GND。
3 支持两种 Apple终端,即1 A或2.1 A 充电
N
与便携式设备断开连接
Y
.
禁用DCP终端
HX3 上行端口的充电支持
可将集线器的上行端口作为集线器的标准上行端口或 ACADock 端口使用。HX3 产品序列支持这两种类型。请查阅
HX3 数据手册中的产品选型指南,选择支持 ACA-Dock 特
性的产品。
集线器的标准上行端口:集线器的标准上行端口通过监控
VBUS 来检测主机或集线器的连接。总线供电的集线器将
VBUS 作为其操作的电源使用。
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ACA-Dock:标准集线器连接至上行主机,并给与下行端口
相连的设备充电。ACA-Dock 可以给(上行)主机充电。这
样,具有 USB 主机的便携式设备(如平板电脑)可以正常
连接到它的 USB 外设,ACA-Dock(HX3)同时为主机和
外设充电。
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使用 HX3 实现电池充电特性
因 此 , ACA-Dock 将 VBUS 电 源 提 供 给 上 行 端 口 ( 主
机),标准集线器则接收来自主机的 VBUS 电源。使用
USB 连接器中的第五个引脚(称 ID 引脚)进行检测 ACADock。ACA-Dock 将 ID 引脚通过 RID_A 电阻(124 kΩ,
如 BC v1.2 规定)接地。这样可以将支持 ACA 性能的便携
式设备作为主机使用,以接收来自 VBUS 的电流。
为了通知给上行便携式设备它已经被连接到 ACA-Dock,
HX3 在 D-上输出 VDM_SRC 电压(0.6 V):

系统设计中标准端口和 ACA-Dock 之间的差异如图 11 所
示。将其配置为 ACA-Dock 时,HX3 对上行端口的电源控
制与对下行端口的电源控制相同。
如果 D+和 D-线在 TCP_VDM_EN (200 ms)时间内处于
闲置 J 状态,则 HX3 开始输出 VDM_SRC 。请注意,低
速模式下闲置 J 为 D- > VIHZ (min),D+ < VIL (max);
全速模式下,闲置 J 为 D+ > VIHZ (min),D- < VIL
(max)。

HX3 通过使用电源使能(US_PWREN)信号控制 5 V 电源
和上行端口的 VBUS 之间的电源开关。当上行端口发生过
流故障时,它将接收过流指示(US_OVCURR)并关闭电
源。
在 D+和 D-线上发生任何 USB 活动后,HX3 都会在
TCP_VDM_DIS (10 ms)时间内终止输出 VDM_SRC
图 12 中的流程图描述了 HX3 ACA-Dock 的协商程序,该程
序允许便携式设备检测它是否已经连接到 ACA-Dock,因此
便携式设备可以作为主机,同时进行充电。
请注意,在图 11 所示的标准上行端口实现中,当上行主机
或集线器关闭 VBUS 时,则通过上行端口 VBUS 上的电阻
分压器可实现快速放电。
有关通过 HX3 实现 ACA-Dock 特性的详细信息,请参考知
识库文章。
图 11:标准端口(左侧)和 ACA-Dock(右侧)的 HX3 上行端口系统设计
标准上行端口连接
ACA底座连接
5 V 电源
电源开关和过流检测器
VBUS
VBUS_US
10 KΩ
US_ PWREN
10 KΩ
US_ OVRCURR
VBUS
US_D+
HX3
芯片
US_ D+
US_ D-
主机/
集线器
的上行
端口
US_TXP/M
HX3
芯片
US_ D-
具有OTG
性能的
设备的
上行端
口
US_TXP/M
US_ RXP/M
US_ RXP/M
RID_A
GND
ID
GND
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9
使用 HX3 实现电池充电特性
图 12:HX3 ACA-Dock 交换程序
请参考第 3.3 节“Blaster Plus 用户指南”,了解如何使能
或禁用 HX3 的 Ghost Charge 特性。
上电
表 4. HX3 未连接至主机时的下行端口配置
全局配置
1. 连接VBUS
2. 使能VDM_SRC
3. 采用RDP
4. 使能主机连接检测
Apple/
DCP
配置
GHOST_CHARGE_EN
BC_ENABLE
DCP_EN
0
0
X
N
0
1
0
N
0
1
1
Y
1
X
X
Y
检测到主机连接
N
使用 Blaster Plus 工具配置各种充电方式
Y
通过 Blaster Plus 工具,可以修改 HX3 中的配置位,并保
存与 HX3 I2C 总线相连的 I2C EEPROM 更新后的配置。
HX3 会读取 EEPROM 在上电时的配置情况,并覆盖其默认
配置。表 5 总结了各个可通过 Blaster Plus 工具更改的
HX3 充电配置选项。
USB 2.0
D+/-线上的活动
N
端口的
电池充电
Y
该表中的“可执行的访问”字段显示了是否可以设置或清除
各种特性选项。例如,对于不支持 ACA-Dock 特性的设
备,该特性不可置。但如果设备支持 ACA-Dock 特性,可
以使用 Blaster Plus 来禁用该特性。
1. 禁用VDM_SRC
2. 禁用主机连接检测
表 5. 可通过 Blaster Plus 更改的 HX3 充电配置选项
配置
检测到
USB 2.0的暂停状态
N
可执行的
访问
Y
Ghost Charge™
Ghost Charge 是赛普拉斯专有的特性。上行端口没有被连
接到主机或主机处于休眠模式时,HX3 的下行端口可作为
专用的充电端口使用。
全局
配置
如果将全局“GHOST_CHARG_EN”配置位设置为“1”
,则会对所有下行端口使能 Ghost Charge 性能。要想使能
单个下行端口的 Ghost Charge 性能,必须将全局电池充电
使能位“BC_ENABLE”和独立下行端口的 DCP 使能位
“DCP_EN”设置为“1”。在 HX3 的默认配置中,全局
使能所有下行端口的 Ghost Charge,如表 4 中高亮显示的
行。用户可能想要禁用 Ghost Charging,以防止在休眠状
态下充电。
ACA_DOCK
依赖于
设置
为“1”
清除
为“0”
否
是
所选
产品
与其它所有电池充电特性相同,该特性可以全局启用于所有
下行端口或独立启用于每个下行端口。表 4 总结了 Ghost
Charge 的各个配置选项。
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默认值
端口
配置
GHOST_CHARGE_EN
1
否
是
BC_ENABLE
1
否
是
APPLE_XA
0
是
是
DCP_EN
0
是
是
CDP_EN
1
是
是
如图 13 所示,Blaster Plus 工具显示了从 HX3 设备读取到
的默认值。不可更改的选项以灰色显示。更多有关使用该工
具和编程 EEPROM 的信息,请参考 Blaster Plus 用户指
南。
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10
使用 HX3 实现电池充电特性
图 13. Blaster Plus 显示充电配置选项
HX3 开发套件
可使用以下 HX3 开发套件进行评估 HX3 特性:



CY4609 — HX3 68QFN 开发套件
CY4603 — HX3 88QFN 开发套件
CY4613 — 支持 ACA-Dock 的 HX3 88QFN 开发套件
表 6 对这些套件的电源控制和电池充电特性进行了比较。
表 6. 对 HX3 套件的电源控制和电池充电进行的比较
HX3 开发套件(DVK)
特性
CY4609
CY4603
CY4613
HX3 设备型号
CYUSB3304-68LTXC
CYUSB3314-88LTXC
CYUSB3328-88LTXC
下行(DS)端口的电源控制模式
组合
单独
单独
套件的交流电源适配器
5 V,4 A
5 V,4 A
12 V,3 A
电池充电 — CDP 模式
有
有
有
电池充电 — SDP 模式
有
有
有
电池充电 — DCP 模式
有
有
有
2
2
2
在 CY4613 套件中,只有标准的 USB 3.0 端口和标准的 USB 2.0 端口支持电池充电特性。Shared Link™ SuperSpeed 端口并不支持该特性。
(Shared Link 是赛普拉斯专有的特性,它可以加倍 USB 端口的数量,通过使用 4 端口集线器组成一个 8 端口设备。更多有关信息,请参考
HX3 数据手册。)
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11
使用 HX3 实现电池充电特性
HX3 开发套件(DVK)
特性
CY4609
CY4603
CY4613
Apple 充电 — 1 A 模式
有
有
有
2
Apple 充电 — 2.1 A 模式
有
有
有
2
Ghost Charge 模式
有
有
有
2
上行(US)端口中的 ACA-Dock 模式
无
无
有
下行端口的电源切换
有。一个电源开关控制所有
下行端口。
有。每个电源模式均具有两
个双通道电源开关。
有。每个电源模式均具有三个
双通道电源开关。
上行端口的电源切换
无
无
有
4 个下行端口的总电流为
4.85 A
每个下行端口的电流为
N/A
N/A
下行端口的最大充电电流
上行端口的最大充电电流
3
3
2.1 A
每个下行端口的电流为 2.1 A
3
3
2.1 A
3
CY4603 套件完成电池充电功能的硬件实现
图 14. CY4603 DVK 框图
CY4603 套件支持所有下行端口的 BC v1.2、Ghost Charge 和 Apple 充电性能。如图 14 所示,CY4603 使用两个双通道电源开
关,因而可以监控每个下行端口上的过流情况并在发生过流情况时关闭相应的端口。
3
CY4609 和 CY4603 套件使用 5 V 和 4 A 的交流适配器。使用该交流适配器时,所有下行端口的总充电电流不能超过 3 A。CY4613 套件使用
12 V、3 A 的交流适配器,这样可以支持更高的电源要求。所有下行和上行端口的总充电电流不能超过 5 A。如果要求更大的充电电流,请使用
容量更高的交流适配器。
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12
使用 HX3 实现电池充电特性
硬件设计的注意事项
图 15 显示的是 CY4603 套件的电池充电电路。请注意,本
节中的硬件示例使用的是 88-QFN 器件(CYUSB3314)。
其它套件和器件的注意事项也被明确指出(若有)。更多有
关其它套件的详细信息,请参考常用于 HX3 套件的 HX3
DVK 用户指南。
图 15:CY4603 套件中的电源开关实现
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13
使用 HX3 实现电池充电特性
硬件建议
1:选择电源开关:外部电源开关的 HX3 引脚
DSx_PWREN 和 DSx_OVRCURR 接口。这些引脚用于控
制电源开关并检测过流状态。通过电源开关,可以配置下行
端口的最大电流。有关设置过流限制的详细信息,请查阅与
所选电源开关相应的数据手册。
需要根据下行端口的最大电流选择电源开关。CY4603 套件
运行于单独电源模式,并且每个下行端口的电流限制为
2.1 A。该套件使用了双通道电源开关(器件型号 —
“TPS2560DRC”),每个通道可以输出 2.8 A 的电流。
CYUSB330x 器件支持组合电源模式,通过一个电源开关可
以控制所有下行端口的电源。CY4609 套件使用单通道电源
开关(器件型号 — “TPS2556DRBT”)。CY4609 套件
的电源开关输出电流被限制为 4.85 A。
2:上拉或下拉 DSx_PWREN 和 DSx_OVRCURR: 根据
电 源 开 关 的 要 求 , 可 以 配 置 HX3 中 DSx_PWREN 和
DSx_OVRCURR 引脚活动状态时的极性。如果电源开关要
求一个高电平有效控制,则会使用大小为 10 kΩ 的电阻下
拉 DSx_PWREN。如果电源开关要求一个低电平有效控
制,则会使用大小为 10 kΩ 的电阻上拉 DSx_PWREN。
3:电源供应:主电源需要足够大,以便给所有下行端口的
充电电流和 HX3 提供操作电流。
CY4603 套件中电池充电性能的演示
CY4603 快速入门指南介绍了设置和运行 CY4603 电池充电
特性的详细指导内容。
所有 HX3 的 DVK(CY4609、CY4603 和 CY4613)均支
持下行端口的 CDP 模式。通过 USB-IF BC v1.2 充电标准
附录 B:BC v1.2 检测机制中所述的标准交换机制,HX3 自
动决定用于连接在下行端口上的便携式设备的充电方法。
默认情况下,HX3 DVK 与主机相连时,它的 DCP 模式被
禁用。通过赛普拉斯的 Blaster Plus 工具,可以使能任意下
行端口的 DCP 模式(图 16)。有关使用 Blaster Plus 工具
更新 HX3 参数的详细信息,请参考 Blaster Plus 用户指
南。DCP 模式被使能后,不能使用一个端口进行数据通
信。
图 16. “使能 DCP”的 Blaster Plus 截图
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14
使用 HX3 实现电池充电特性
BC v1.2 兼容性测试
使用 USB-IF 已认证的 MQP 数据包 – 主 USB – PET 协议
和电气测试仪进行 BC v1.2 兼容性测试。该设备配有
GraphicUSB 工具,它包含了基于 BC v1.2 的测试库。请参
考 MQP 用户手册,以获得兼容性测试的指导。
由于 USB 端口事实上是作为给低于 10 W 的设备充电的端
口(被称为 USB-PD(USB – Power Delivery)的新标准已
经面世),它最多能够提供 100 W(VBUS 20 V)的电源
。赛普拉斯有优势提供下一代支持 USB-PD 的产品,使
USB 端口成为良好的选择。
参考
HX3 电池充电限制
1.
HX3 数据手册(001-73643)
2.
电池充电规范版本 1.2,2010 年 12 月 7 日
基于 USB 的充电和充电器检测方法正在迅速开发。不同设
备制造商间,甚至在同一家制造商的不同设备中,便携式设
备所使用的充电器检测机制都会存在差异。下面内容总结了
HX3 电池充电支持的限制。更多信息,请查看附录 A:故
障排除指南。
3.
移动通信终端设备充电器及接口技术要求和测试方法,
YD/T 1591-2006,2006 年 12 月 14 日
4.
通用串行总线规范版本 3.1,2013 年 7 月 26 日
5.
通用串行总线规范版本 2.0,2000 年 4 月 27 日


6.
HX3 Blaster Plus 用户指南(001-90185)
Samsung 专有的充电器(D+/D-引脚偏置到~1.2 V)
Apple 2.4 A 充电器(D+/D-引脚偏置到 2.7 V)
总结
本应用笔记首先介绍了 USB 电池充电的演变,从专用充电
器发展到目前智能手机、平板电脑和其它便携式设备采用的
USB-IF 通用电池充电规范。接下来,它介绍了 HX3,即具
有充电能力的 SuperSpeed 集线器。HX3 充电符合当前的
USB 充电规范,并支持其独特性能,如 Ghost Charge 和
ACA-Dock。故障排除指南所提供的 HX3 系统设计指南可
确保使用最少的电源开关、连接器和电缆得到最大的电源。
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关于作者
姓名:
Hasib Mannil
职务:
系统工程师高级职员
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15
使用 HX3 实现电池充电特性
附录 A:故障排查指南
本部分解答了关于 HX3 电池充电支持的常见问题。
2.
1. HX3 的电池充电能力和限制是什么?
自定义 BC v1.2 充电:是指将连接至下行端口的设备
自身识别为充电设备,但是吸收的电流可超过 BC v1.2
规定的 1.5 A(IDEV_CHG)。
HX3 的电池充电电流没有任何限制。下行端口和上行
端口的充电电流由外部电源开关控制,如 HX3 电池充
电特性一节中所述。
HX3 参与同连接至下行端口的便携式设备进行的交
换,但是,下行端口实际驱动的电流依赖于外部电源开
关和电源能力。
表 7 总结了各种电池的充电方法。
表 7. 各种电池充电器的充电电流能力
电池充电器
最大的充电
电流
例如,请查看 CY4603 原理图。CY4603 套件使用了双
通道的 TPS2560 电源开关。这些开关具有可调整的电
流限制设置,其范围为 250 mA 至 2.8 A。在 CY4603
套件中,TPS2560 的电流限制被设置为 2.1 A。因此,
CY4603 套件可提供给每个端口最大为 2.1 A 的电流。
CY4609、CY4603 和
CY4613 套件
最大的充电电流
BC v1.2
(充电下行
1.5 A
1.5 A
3.
端口)
自定义 BC v1.2
(充电下行
1.5 A
端口)
Apple 充电
(1 A 模式)
Apple 充电
(2.1 A 模式)
Apple 充电
1A
2.1 A
自定义 BC v1.2 充电是什么?HX3 如何支持自定义充
电?
1.5 A
(请参阅问题 2 和 3)
使用自定义 BC v1.2 充电(吸收大于 1.5A 的电流)时
具有什么风险?
根据 USB 3.1 规范,当为 VBUS 线提供最大额定电流
(900 mA)时,下行设备连接器的 VBUS 线上最大电
压下降为 450 mV。
由于存在下述各种电阻,引起 450 mV 电压下降:
1A


2.1 A
连接器的接触电阻(30 mΩ)
USB 电缆的等效串联电阻(3 米 = 380 mΩ)
USB 3.0:假设电流为 0.9 A,最大电压下降 = 2 * (0.9
A * (190 mΩ + 30 mΩ * 2)) = 450 mV
BC v1.2:假设电流为 1.5 A,最大电压下降 = 2 * (1.5
A * (190 mΩ + 30 mΩ * 2)) = 750 mV
2.4 A
NA
2.4 A
1.5 A
自定义 BC v1.2:假设电流为 2.1 A,最大电压下降 =
2 * (2.1 A * (190 mΩ + 30 mΩ * 2)) = 910 mV
1.5 A
1.5 A
专用充电端口
1.5 A
1.5 A(请参阅问题 2 和 3)
YD/T 1591-2006
1.5 A
1.5 A(请参阅问题 2 和 3)
标准的 USB 3.0
下行(DS)端口
如果充电电流引起更大的电压下降,自定义 BC v1.2 的
充电设计可能满足不了为便携式设备提供足够的 VBUS
电压。设计系统电源时,需要考虑到连接器和电缆电阻
引起的稳定状态下的电压下降和便携式设备的电流要
求。图 17 显示的是最差情况下的稳定状态电压下降。
900 mA
900 mA
标准的 USB 2.0
下行(DS)端口
500 mA
500 mA
(2.4 A 模式)
Samsung 充电
标准
ACA-Dock
(上行充电)
图 17. 从主机或集线器到设备不同位置的电压下降(最差情
况下的拓扑结构)
(源:USB 3.1 规范)
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16
使用 HX3 实现电池充电特性
4.
如何修改 CY4609、CY4603 和 CY4613 套件,以便驱
动大于 2.1 A 的电流?
CY4609、CY4603 和 CY4613 套件默认支持的最大电
流源为 2.1 A。这些套件通过调整 TPS2560 电源开关
的电流限制来驱动 2.4 A 的电流。通过修改板上电阻大
小,可以配置电流限制。
6.
HX3 支持 USB3.0 的 5G 的数据传输速率。
7.
CY4609 套件:更改电阻 R3,使全部四个下行端口都
支持更大个电流。电阻的位置如第 5 页上的 CY4609
原理图所示。
CY4603 套件:更改电阻 R40 和 R49,使所有四个下
行端口均支持更大的电流。电阻的位置如第 6 页上的
CY4603 原理图所示。
CY4613 套件:更改电阻 R3、R5、R10 和 R11,使上
行端口和全部四个下行端口均支持更大的电流。电阻的
位置如第 6 页上的 CY4613 原理图所示。
5.
CY4609、CY4603 和 CY4613 套件不会以最大的充电
电流对连接至下行端口的设备进行充电。为什么?
如何确定某个便携式设备是否支持 OTG?
在 CY4613 套件中,去除 J27 跳线器,并将 J27 跳线
器的中间引脚和 J23 的第 4 引脚(使 RID 接地)短
接。如果连接至 CY4613 上行端口的便携式设备被枚
举,那么该便携式设备支持 USB OTG 功能。
电阻选择:欲了解如何设计电流限制电阻值以得到所需
电 流 , 请 参 考 TPS2560 电 压 开 关 数 据 手 册
(http://www.ti.com/lit/ds/slvs930a/slvs930a.pdf)
“表 1:通用 RILIM 电阻选择”定义了额定电流限制和
电阻值间的映射。
USB 3.0 主机连接至 ACA-Dock 模式下的上行端口时
,HX3 支持多大的数据传输率?
8.
ACA-Dock 特性是否在所有支持 OTG 的便携式设备上
有效?
并不是所有具备 OTG 功能的便携式设备都支持 ACADock 特性。
以下指导内容可帮助您确定具备 OTG 功能的便携式设
备是否支持 ACA-Dock 特性。

请确保根据 ACA-Dock 功能对 CY4613 电路板进
行相关设置(请参照 CY4613 快速入门指南中第 9
步的内容)。

去除跳线器 J26。

将便携式设备连接至 CY4613 的上行端口,并检
查跳线器 J26 上引脚 1 上的电压。

如果它的电压为~5 V,则便携式设备不支持 ACADock 特性;如果它的电压为~0 V,那么它支持
ACA-Dock 特性。
有两个可能的原因:

与下行端口相连的设备类型限制了可接收充电电流
的大小。请查看问题 1,了解电池充电器的总结内
容。
支持 OTG 特性和 ACA-Dock 模式的设备的预期行为是
它可以同时进行数据传输和上行充电。

CY4609、CY4603 和 CY4613 的所有下行端口的总
电流最大为 4 A。如果四个下行端口全部与 CDP 兼
容的设备相连,则在每个下行端口上最大可以驱动
1 A 的电流。
更多有关测试 CY4613 套件的 ACA-Dock 特性的详细
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希望支持 OTG 特性但不支持 ACA-Dock 模式的设备执
行的是数据传输,而不是上行充电。
信息,请查阅知识库文章。
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17
使用 HX3 实现电池充电特性
附录 B:BC v1.2 检测机制
本附录介绍了便携式设备和支持 BC v1.2 充电器所使用的
各种检测机制和协议。首先介绍的是各种连接配置。接下
来,将对充电器检测时所需的各种机制进行介绍。最后,描
述了区分 SDP 和充电端口以及区分 CDP 和 DCP 充电端口
的必要步骤。
图 18 显示的是如何将便携式设备连接至 SDP 或充电端口
的示例。在第一个示例中,使用标准型-A4到微型-B5电缆将
便携式设备连接至 SDP、DCP 或 CDP 端口。在第二个示
例中,使用了捕获电缆从 DCP 端口连接至便携式设备。在
第三个示例中,将 ACA-Dock 连接至便携式设备。在该示
例中,底座和设备之间没有电缆,但是底座上有一个用于连
接微型-A 的插头。ACA-Dock 要求使用图 18 中标志为
“Prop Chgr”的电源。
图 18. 将便携式设备连接至 SDP 或充电端口的示例
VBUS 检测
便携式设备必须带有一个有效会话比较器,用于检测设备中
VBUS 大于有效会话阈值(0.8 V–4 V)时的状态。
数据接触检测(DCD)
这是可选模块,用于检测发生连接事件时便携式设备的数据
引脚是否与充电端口的数据引脚相互接触。如图 19 所示,
D+线上的 IDP_SRC(25 µA–175 µA)和 D-上的
RDM_DWN(15 kΩ)处于 ON 状态。如果 D+线为低电
平,则表示便携式设备被连接至充电端口或标准型端口,然
后会检查初次检测情况。如果未实现 DCD,则执行初次检
测前,设备需要最长等待 900 ms。HX3 并不支持 DCD。
初次检测
便携式设备需要执行初次检测,用以区分标准端口和充电端
口。
初次检测 DCP
图 20 显示的是便携式设备被连接至专用充电端口(DCP)
时的检测机制。在该模式下,便携式设备将连接 D+线上的
VDP_SRC(0.5 V–0.7 V),并检查 D-线上的电压。由于
使用了低于< 200 Ω 的电阻使 DCP 上的 D+和 D-短接,D线上的电压接近于 VDP_SRC 电压。将 D-上的电压和
VDAT_REF(0.25 V–0.4 V)电压进行比较。如果 D-的电
压大于 VDAT_REF 电压,则设备被连接到 DCP 或 CDP。
初次检测 CDP
图 21 显示的是便携式设备被连接到充电下行端口(CDP)
时的检测机制。在进行检测过程中,设备的 D+线使用了
VDP_SRC,并打开 IDM_SINK (25 µA–175 µA)。设备
会将 D-线上的电压和 VDAT_REF 进行比较。如果 D-上的
电压大于 VDAT_REF 电压,则设备将决定将它连接至
DCP 还是 CDP。
如果未将设备连接至 CDP,则 CDP 有两个操作选项。使用
第一个选项,可在断开连接后的 200 ms 内使能 CDP 上的
VDM_SRC (0.5 V–0.7 V),并且在连接后的 10 ms 内禁
用 VDM_SRC。
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
充电端口检测
图 18 显示了便携式设备连接至充电端口时需要检测的各种
充电器模块(CDP、DCP、SDP 和 ACA-Dock)。充电器
模块将执行 5 项主要的功能,分别为:
4
标准型–A 是指连接至主机或集线器的“下行端口”的 USB 插座
类型。
5
使用第二个选项时,CDP 会比较 D+电压对 VDAT_REF
(0.25 V–0.4 V)和 VLGC(0.8 V–2 V)。如果 D+电压低
于 VDAT_REF 或大于 VLGC,将禁用 D-线上的
VDM_SRC。如果 D+电压大于 VDAT_REF 并小于
VLGC,CDP 将使能 D-线上的 VDM_SRC。HX3 支持第二
个选项。
微型–B 是指连接至便携式设备的 USB 插座类型。
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18
使用 HX3 实现电池充电特性
初次检测 SDP
二次检测
图 22 显示的是将便携式设备连接至标准下行端口(SDP)
时的检测机制。在进行初次检测过程中,设备的 D+线采用
了 VDP_SRC,并打开 IDM_SINK。D-线通过 RDM_DWN
被下拉。
二次检测用于使便携式设备区分 DCP 和 CDP 端口。在
00 ms 时间内未被枚举的便携式设备需要支持二次检测。已
被枚举的设备则可以绕过二次检测。
设备对 D-线上的电压和 VDAT_REF 进行比较。当设备被连
接至 SDP 时,如果 D-电压小于 VDAT_REF,则表示便携
式设备被连接到 SDP。
初次检测 ACA-Dock
图 23 显示的是将支持 ACA 检测功能的便携式设备连接至
ACA-Dock 时的检测机制。ACA-Dock 底座上有一个上行端
口和可选的下行端口。
如果 ACA-Dock 通电并且它的上行端口上没有连接任何设
备,这时微型-A 插头上的引脚如下偏置。
表 8. 微型-A 插座上的引脚的偏置情况
引脚
偏置
VBUS
VCHG(4.75 V–5.25 V)
D+
VDP_UP(3 V–3.6 V)
D-
VDM_SRC(0.5 V–0.7 V)
ID
RID_A(122 KΩ–126 KΩ)
GND
二次检测 DCP
图 24 显示的是将便携式设备连接至 DCP 时的二次检测机
制。在进行二次检测过程中,设备的 D-线采用了
VDM_SRC,打开 IDP_SINK,并对 D+电压和 VDAT_REF
电压进行比较。通过使用大小低于 200 Ω 的电阻短接 D+和
D-,所以 D+线上的电压几乎等于 D-线的电压,因此 D+线
上的电压大于 VDAT_REF。如果设备检测到 D+电压大于
VDAT_REF 电压,可确定它被连接至 DCP。
二次检测 CDP
图 25 显示的是将便携式设备连接至 CDP 时的二次检测机
制。在进行二次检测过程中,设备的 D-线采用了
VDM_SRC,打开 IDP_SINK,并对 D+电压和 VDAT_REF
电压进行比较。由于使用了 RDP_DWN
(15 KΩ)下拉 D+线,所以 D+电压靠近 GND 电压,因此
D+电压比 VDAT_REF 电压低。如果设备检测到 D+电压低
于 VDAT_REF 电压,可确定它被连接至 CDP。
ACA 检测
6
GND
由于 ACA-Dock 准备好为其上行端口上连接的设备供电,
所以 VBUS 引脚被供电。VBUS 大于 VOTG_SESS_VALID
(0.8 V–4 V),因此 ACA-Dock 通过大小为 1.5 kΩ 的电阻
将 D+连接至 VDP_UP (3 V–3.6 V)。每当 D+和 D-在
200 ms 期间处于非活动状态(闲置 J 状态)时,
ACA-Dock 将使能 D-线上的 VDM_SRC。它在 D+和 D-线
上执行任意活动后 10 ms 内会禁用 VDM_SRC。
ACA 检测是便携式设备的可选项。只有具有微型-AB 插座
的便携式设备才支持 ACA 检测,因为 ACA OTG 端口的微
型-A 插头具有一个捕获电缆终端,如图 18 所示(第三个示
例)。
支持 ACA 检测的便携式设备会根据下面条件决定是否连接
至 ACA-Dock:




VBUS > VOTG_SESS_VALID(0.8 V–4 V)
D+的电压为 VLGC_HI(2.0 V–3.6 V)
VDAT_REF(0.25 V–0.4 V) < D- < VLGC(0.8 V–
2.0 V)
具有 RID_A 的 ID
6
欲了解未支持标准 RID_A 值的便携式设备,请访问
http://www.cypress.com/?id=4&rID=96822
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
19
使用 HX3 实现电池充电特性
图 19. 充电器检测硬件
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
20
使用 HX3 实现电池充电特性
图 20. 初次检测 — DCP
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
21
使用 HX3 实现电池充电特性
图 21. 初次检测 — CDP
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
22
使用 HX3 实现电池充电特性
图 22. 初次检测 — SDP
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
23
使用 HX3 实现电池充电特性
图 23. 初次检测 — ACA-Dock
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
24
使用 HX3 实现电池充电特性
图 24. 二次检测 — DCP
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
25
使用 HX3 实现电池充电特性
图 25. 二次检测 — CDP
(源:USB-IF 电池充电规范版本 1.2)
www.cypress.com
文档编号:001-94227 版本**
26
使用 HX3 实现电池充电特性
文档修订记录
文档标题:通过使用 HX3 实现电池充电性能 — AN92554
文档编号:001-94227
版本
ECN
变更者
提交日期
**
4504156
WEIZ
09/23/2014
www.cypress.com
变更说明
本文档版本号为 Rev**,译自英文版 001-92554 Rev**。
文档编号:001-94227 版本**
27
使用 HX3 实现电池充电特性
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