USB Battery Charging

Первоначальное питание USB предназначалось для периферии компьютера. Хост — компьютер, управляющий обменом, — обнаруживает устройство, выбирает конфигурацию и выделяет допустимый ток. Телефону с аккумулятором такой порядок создаёт две задачи: зарядка от обычного компьютера ограничена правилами шины, а сетевой адаптер не располагает USB-хостом, который перечислит устройство. При глубоком разряде телефону может не хватать энергии даже для запуска той части системы, которая участвует в обычном подключении.

USB Battery Charging описывает обнаружение источника питания до полноценного обмена данными. Устройство различает стандартный порт и порт, предназначенный для зарядки, затем следует соответствующим правилам потребления. В результате один кабель может использоваться и с компьютером, и с зарядным адаптером, хотя эти источники по-разному устроены. Спецификация сохраняет номинальное питание USB около 5 В и повышает возможности по току. Она не требует превращать зарядку в компьютер и не предполагает обязательного повышения напряжения.

BC 1.2 различает Standard Downstream Port, Charging Downstream Port и Dedicated Charging Port. Стандартный порт, SDP, обслуживает обычный USB-обмен и питание по правилам соответствующей версии USB. Зарядный порт с данными, CDP, способен предоставлять зарядный ток и одновременно обслуживать подключение периферии и USB-обмен. Выделенный зарядный порт, DCP, предоставляет питание, но не перечисляет устройство. Эти названия описывают электрическое поведение, поэтому одно и то же по форме гнездо Type-A может выполнять разные функции.

Для обычного настроенного устройства на SDP предел составляет 500 мА при USB 2.0 или 900 мА при соответствующей работе USB 3.x. Право на такой ток зависит от состояния и конфигурации, а не только от физического подключения. Устройство BC 1.2, распознавшее зарядный порт, может потреблять до 1,5 А. CDP обязан обеспечивать установленный спецификацией зарядный режим. Для DCP число 1,5 А является пределом потребления переносного устройства по BC 1.2, а не универсальной максимальной мощностью самого адаптера.

Силовая линия VBUS доставляет энергию, но сведения о типе порта BC получает через D+ и D−. Эти же контакты обслуживают данные USB 2.0 при нормальном подключении. В процедуре обнаружения устройство временно использует предусмотренные спецификацией источники сигнала и измеряет ответ. Это низковольтная электрическая проверка контактов, а не пересылка USB-пакетов с описанием мощности. Зарядному адаптеру поэтому не нужен полноценный контроллер данных для объявления своего типа.

Первичное обнаружение позволяет отделить обычный SDP от зарядного порта. Затем вторичное обнаружение, когда устройство использует этот этап, различает CDP и DCP. Для выделенного зарядного порта D+ и D− соединены между собой через нормируемое небольшое сопротивление. Поэтому сигнал с одной линии обнаруживается на другой. CDP использует другую схему реакции, после которой линии могут вернуться к обмену данными. Форма гнезда ни о соединении контактов, ни о способе их реакции ничего не сообщает.

BC 1.2 описывает не только узнавание порта, но и состояние глубоко разряженной батареи. Устройство может получить ограниченную начальную энергию до обычного логического подключения, чтобы зарядить аккумулятор и запустить необходимые функции. Спецификация различает физическое присоединение кабеля и подключение к USB-шине через сигналы данных. Такое различие позволяет описать телефон, который уже получает питание, но ещё не способен ответить компьютерному хосту как исправно работающая периферия.

После обнаружения зарядного порта устройство регулирует собственное потребление в пределах правил BC и возможностей источника. Нагрузка самого телефона и ток, который поступает в аккумулятор, также различаются: часть энергии расходуют экран, процессор и радиомодули. Поэтому даже известный ток через USB не даёт фиксированного времени полной зарядки. Контроллер аккумулятора меняет режим по мере изменения состояния батареи, а кабель и соединения добавляют электрическое сопротивление. BC определяет поведение интерфейса, оставляя управление аккумулятором конструкции устройства.

BC описывает зарядку переносных устройств от компьютерных портов, USB-хабов (разветвителей для периферии), сетевых и автомобильных адаптеров. Спецификация прямо рассматривает зарядное устройство с USB-гнездом, где USB-хоста нет. В таком источнике смысл DCP состоит в узнаваемом электрическом признаке на линиях данных. CDP, напротив, полезен там, где одновременно нужны связь с компьютером и зарядка. Тип порта определяется способом обнаружения и возможностью обмена данными, а не маркой телефона.

В более новых устройствах рядом существуют другие способы определения питания. USB Type-C объявляет доступный ток через CC, канал конфигурации, а USB Power Delivery согласует варианты питания сообщениями. BC может сохраняться как механизм совместимости в разрешённых комбинациях подключений, но не заменяет правила USB-C. Состав проводников кабеля имеет значение: для распознавания зарядного порта BC нужны линии D+ и D−.

В технической документации употребляют BC 1.2 и обозначения SDP, CDP, DCP. Символ батареи около гнезда может описывать функцию изделия, однако сам по себе не определяет нормативный тип порта. Номинальный ток на корпусе адаптера показывает характеристику источника, но не объясняет, как подключённое устройство её узнаёт. Отсутствие обмена файлами через выделенный зарядный порт соответствует его назначению. Напротив, CDP должен сохранять возможность USB-данных; повышенный зарядный ток не означает, что этот порт работает только как блок питания.

Обычное USB-устройство может обмениваться данными через SDP или CDP при соблюдении своей спецификации. DCP не выполняет перечисление, поэтому от него нельзя ожидать соединения с файловой системой компьютера. Заряжаемый прибор, который не распознаёт BC, не получает автоматически разрешения использовать зарядный ток только из-за соответствующей надписи на адаптере. Правила совместимости учитывают поведение обеих сторон и сохранность нужных контактов кабеля.

Кабель с отсутствующими линиями D+ и D− не предоставляет описанную процедуру обнаружения BC. При этом наличие четырёх проводников ещё не гарантирует корректности зарядного порта: требуются соответствующие электрические реакции источника. В кабеле USB-C к старому USB-порту дополнительно действуют правила переходного соединения Type-C. Они связывают прежний источник с новой системой определения подключения; произвольная замена схемы в переходнике может объявить ток, который источник не способен отдавать.

BC 1.2 не согласует повышенные напряжения, как USB Power Delivery, и не описывает единую программу зарядки аккумулятора. Предел интерфейса не является обещанием постоянного тока батареи или определённого времени зарядки.

CDP и DCP нельзя объединять фразой «любой зарядный порт всегда выдаёт 1,5 А». В BC 1.2 переносное устройство ограничено потреблением до 1,5 А, а допустимая характеристика источника DCP шире. Спецификация допускает источники с другими номинальными токами; устройство должно соблюдать допустимую рабочую область и реагировать на поведение питания.

Поведение SDP определяется обычной USB-конфигурацией. Значения 500 и 900 мА не относятся ко всем состояниям порта и не являются взаимозаменяемыми правилами BC. Возможность зарядки при выключенном компьютере зависит от его реализации управления питанием, а обозначение CDP само по себе не обещает питание в любом состоянии системы.

Фирменный механизм повышения напряжения или определения зарядки может использовать те же контакты, но это не делает его частью USB Battery Charging. Описание конкретного такого механизма требует документации его разработчика. BC остаётся отдельной спецификацией USB-IF с собственными признаками портов и правилами потребления.