YD/B 195-2018 移动通信终端快速充电技术要求和测试方法

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标准编号:YD/B 195-2018
文件类型:.pdf
资源大小:7M
标准类别:电力标准
资源ID:204007
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YD/B 195-2018标准规范下载简介

YD/B 195-2018 移动通信终端快速充电技术要求和测试方法

安全充电至关重要。本标准采用的基本安全原则是: 一一终端完全控制充电,适配器遵守终端的命令。 一终端完全对其安全工作负责,包括过流、过压和过温保护。 一适配器完全对其安全工作负责,包括过流和过温保护。 根据上述原则,要避免允许适配器在正常充电操作期间对电压、电流和/或功率做出自主决定的机 其他安全原则有:

C.9.1.1来自不同制造商的设备之间互操作不应产生安全风险

CECS 545-2018-T 建筑易建性评价标准YDB1952018

的(尽管有所降低)充电体验。 适配器最终负责直我保护

C.9.1.3不得由于电压和电流而产生安全风险

终端应采用保护机制,才能避免适配器的电压误动作危及终端。 适配器应采用保护机制,才能避免终端的电流误动作危及适配器。 为了避免配合设备误动作的影响,终端和适配器都对其自身的安全负责,因此适配器必须具有过流 保护(OCP)和过温保护(OTP),终端必须具有过流保护(OCP)、过压保护(OVP)和过温保护(OTP)。 适配器及时向终端报告过电流可以让终端采取适当的措施以消除潜在危险,同时仍然提供尽可能最 好的(尽管有降低)充电体验。 如果终端没有采取适当的措施消除危险,适配器最终负责自我保护

C.9.1.4相关安全要求

相关的安全要求见本标准第4章相关规定

相关的安全要求见本标准第4章相关规定

C.9.2支持大电流充电

C.9.3支持高电压充电

C.9.4支持灵活性和创新

应确保此协议适合新的使用场景,同时充许制造商在坚持上述原则的前提下进行创新。 例如,为终端和适配器之间通信而定义的协议不应不必要地限制终端或适配器中使用的内部机 法。制造商能够在终端内部实现的电池设计和相关快充算法方面持续创新。

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应支持根据市场需求产生的可选择性,但也需要考虑互操作性,即应以“可选/必选”的方式提供, 其中特性可选。不过,一旦实现此特性,则此类实现的可观察行为应遵守规范。 制造商专有的特性应允许具有灵活性(不考虑互操作性),但必须在框架范围之内以避免意外误操 作。例如,协议可以包含制造商专有的信息(比如USB供电中的供应商定义信息),或者在信息中包 含制造商专有的字段。在这两种情况下,此信息和字段应以制造商唯一标识符予以标识。USB供电使用 供应商标识符(VID),此标识符根据每家制造商就此用途的申请而发放。 后续的规范扩展不应破坏前续版本的实现。因此,USB供电协议在每个包头中包含一个版本规范 应允许固件和软件更新以便修复产品中的错误或缺陷,同时提供对规范修订版的支持。

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议定义终端与其供电端电子产品(通常为适配器,以下简称适配器)之间的通信协议,终端透过此通信 议可调节适配器的输出电压,据以调升或调降其整体输出功率而达成对可重复充电电池快速充电的目 。 终端与适配器之间通信以适配器的输出电流为通讯媒介。此方式可以在传统适配器与终端的充电硬 件架构下实现快速充电,而不需要为终端与适配器之间的通讯增加相关硬件

图D.1是适配器与终端连接示意图 通信仅透过USB线的VBUS及GNDwire传

图D.1终端与适配器连接图

图D.2是适配器检测及通讯流程图。 完整过程始于适配器输出端子插入终端后进入程序1,终端内部SwitchingCharger确认USB插入。 程序2由终端应用处理器读取VBUS及VBAT讯息,透过VBUS讯息可以初步判断经由USB连接器插入的装 置的输出电压。考虑可能的使用情境,得到的VBUS讯息可能是3种类型,分别是小于标准5V、标准5V及 高于标准5V。这些讯息可以判断用户是否任意插入非终端原厂适配器,或是将未充分放电的升压快速充 电型适配器重新插入终端,必要时可以根据前述条件进行相关软件设计。VBAT讯息则提供给终端决定后 续进行的充电模式,进行涓流模式充电或是以升压快速充电模式充电。 程序3,执行标准BC1.1判定程序区分插入的装置是SDP(StandardDownstreamPort)或是属于 CDP(ChargingDownstreamPort)及DCP(DedicatedChargingPort)。 程序4利用BC1.1的结果,若是SDP则依序进入程序9及程序10,标注USB连接器插入的装置类型并且 结束D通讯程序。 若是CDP及DCP则进入程序5,终端发送D的电流指令,此时的电流指令为升电压指令,目的是进一步 区别插入的装置是否为符合D协议的适配器(DCP)

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图D.2适配器检测及通讯流程

参考图D.3,此图显示一个符合D协议的适配器所能够提供的输出电压的所有状态。符合D 配器在插入插座后,其输出电压为5V。适配器的输出电压将通过程序5送出的升电压指令调整

0.3,此图显示一个符合D协议的适配器所能够提供的输出电压的所有状态。符合D协议的适 插座后,其输出电压为5V。适配器的输出电压将通过程序5送出的升电压指令调整至7V并维

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持。因此,程序6透过量测VBUS可以判定经由USB连接器插入的装置是否为符合D协议的适配器。若VBUS 符合适配器输出7V的规格,可以判定为D适配器 则是 一般的CDP

图D.3适配器内建D协议后可输出的电压状态

终端在程序7标注此经由USB连接器插入的装置为符合D协议的适配器, 程序8使用D协议的电流指令进一步将适配器的输出电压调整至快速充电所需的电压值。适配器的最 终输出电压因不同的终端设计而有所不同

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D.3.1传送端电流指令定义

电流指令定义,包括电流阈值及电流指令各成分

表D.1传送端对电流指令的参数项目规格定义

D.3.2接收端电流指令定义

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接收端电流指令定义,包括电流阈值及电流指令

图D.6以图标方式说明D协议使用的电流指令在接收端的定义及判定标准。判定标准典型值在表D.2 中定义。

标方式说明D协议使用的电流指令在接收端的定义及判定标准。判定标准典型值在表D.2

表D.2接收端电流指令各参数项目的判定标准定义

D.3.3电流指令的指令集

电流指令的定义包含两种。在图D.5中,“Ontime(B)”与“Offtime(D’)”两个元素构成一 个Longbit,“Ontime(c')”与“Offtime(D’)”两个元素构成一个Shortbit,“Ontime(A')” 作为电流指令的Endbit,Endbit后方以一个“Ontime(x’)”与下一个电流指令区隔。电流指令的 Head以一个“Ontime(x”)”引领的电流上升沿作为识别。 一个电流指令主体由Longbit、Shortbit及Endbit等三个部件构成,开头及结尾安置一个“Ontime (X)

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D协议的两种电流指令,其功能分别是“调升电压”及“调降电压”。“调升电压”电流指令的组 成是先由连续三个Longbit再接连续两个Shortbit,最后加上一个Endbit。“调降电压”电流指令的 组成是先由连续两个Shortbit再接连续三个Longbit,最后加上一个Endbit。 当D适配器收到一个有效的“调升电压”电流指令时,会将其输出电压调升一阶。反之,当收到 个有效的“调降电压”电流指令时,会将其输出电压调降一阶

D.3.4适配器特性描述

图D.7“调升电压”及“调降电压”电流指令的定义

参考图D.3,D协议定义5V、7V、9V及12V一共四阶电压状态。将三个连续有效的“调升电压”电流 指令送往D适配器,输出电压自5V起单一方向依续调升至7V、9V及12V,后续D适配器再收到任何有效的 “调升电压”电流指令时,输出电压依然会维持在12V。 当D适配器的输出电压在12V时,将3个连续有效的“调降电压”电流指令送往D适配器,输出电压自 12V起单一方向依续调降至9V、7V及5V,后续D适配器再收到1个有效的“调降电压”电流指令时,输出 电压将会调降至4.8V。当输出电压已降至3.6V,此时D适配器再收到任何有效的“调降电压”电流指令, 输出电压依然会维持在3.6V。 4.8V、4.6V、4.4V、4.2V、4V、3.8V及3.6V是D协议先前版本所定义的有效电压状态。由于D协议是 在此基础上扩充,基于向前兼容并且因为电流指令指令集完全相同,故5V至3.6V之间的电压状态也是可 以透过“调升电压”及“调降电压”电流指令进行升降控制。 终端与D协议适配器间操作D协议时,有效输出电压为5V、7V、9V及12V,这四阶是D协议终端内建的 Switchingcharger适合的输入电压

D.4适配器安全保障机制

D.4.1适配器保护机制

适配器的功能是提供一个定电压源输出,基于保护后端受电装置的安全,应具备过电压保护功 OverVoltageProtection)。另一方面,考虑适配器输出端子或是于受电装置端端子的电源脚

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接地脚短路形成的大电流可能造成的损害,应具备过输出电压短路保护功能(oSP,OutputVoltage Short Protection) 适配器长时间提供充电时,电路中的功率器件作工产生的热会造成温度上升。由于无法预期使用者 的使用情境,有可能发生不利于适配器散热的使用情境,应具备过温度保护功能(OTP,OverTemperature Protection)也是必要的。

D.4.2SwitchingCharger保护机制

考虑快充的适配器的最大输出电压,终端的SwitchingCharger应具备高于前述最大输出电压的耐 受能力。为进一步确保SwitchingCharger安全,具备一个输入过电压保护功能(VBUSOVP,VBUSOver VoltageProtection)可以使SwitchingCharger电路在侦测到ovP定义的VBUS时,停止操作避免电 路损坏。从另一维度来看,对VBUS虽然设定了过电压保护的界限,但是一旦系统重度功率需求发生会 对VBUS的电流也形成对等需求,这时VBUSOVP无法提供相关保护。因此,输入过电流限制功能(INLIM, IINLimit)能够在电流维度提供另一种有效的保护

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图E.1充电系统框图

开启快充前,终端与快充适配器需要完成通信电路建立,然后开始信息传输,终端和适配器才开启 决充充电功能,否则只支持标准充电。快充适配器在通信中一直作为主机提供时钟CLK信号。快充适配 器与终端之间的每次通信都是由适配器发起,适配器发送8bit数据,终端反馈回10bit数据

E.2快充通信协议流程

E.2.1快充开启流程

图E.2快充开启流程图

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如图E.2所示,快充的开启过程一共包含五个阶段。 阶段1: 终端与快充适配器完成握手通信。 当终端同意开启快充后,快充充电过程开启,快充通信流程进入第2阶段。 阶段2: 当终端同意快充后,适配器调整输出电压到合适值。 当适配器输出电压处于匹配档位后,进入第3阶段。 阶段3: 适配器获取当前状态下终端支持的最大充电电流,并进入第4阶段。 阶段4和阶段5: 适配器设置其输出电流为指定值,进入恒流阶段。 当快充进入恒流阶段时,适配器启动安全检测及防护机制。在此期间适配器不断与终端交互电池的 息,保证充电流程的正常进行。

E.2.2快充通信流程

通信流程图如图E.3所示

E.3.1快充功能框图与原理

快充功能框图如图E.4所示

图E.3快充通信流程图

图E.4快充功能原理框图

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E.3.2USB数据线结构

表E.1线缆A端插头管脚定义

E.3.4适配器端信号线电气规范

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表E.3适配器端信号线电气规范

表E.3的输入输出均代表适配器端的CLK及DATA

E.4.1适配器与终端通信定义

表E.4快充通信指令集

表E.4快充通信指令集

快充通信指令如表E.4所示,当适配器解析到终端对快充适配器发送的指令作出响应后所反馈 中出现错误编码时,停止充电,终端MCU及适配器复位

E.4.2适配器与终端通信时序

适配器与终端之间的每次通信先由适配器向终端发送8bit数据,然后终端MCU反馈10bit数据。适配 器在发送数据时,每个bit的数据,要在时钟(CLK)中断发送之前发送数据信号DATA,才可以保证终端 间应到中断信号后接收的数据的准确性。适配器在接收数据时,要先发送时钟(CLK)中断信号,适配 器发送时钟(CLK)中断信号后延时一定时间间隔后再读取数据信号DATA,可以保证适配器端接收到的 数据的准确性及可靠性。 适配器及终端发送的数据均由101开头。适配器与终端MCU的通信流程如图E.6所示

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终端MCU通信时序图参见图E.7,示例参见图E.8

图E.8通信时序示例图

终端收到中断后GTCC-036-2018 机车车辆用紧急制动阀-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则,DATA保持时间约为500土5uS。

E.5.1 适配器端的安全措施

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适配器端的安全措施如下: a) 在快充过程中,实时监控整个充电通路的阻抗,当检测到阻抗异常时,关闭快充功能。 6) 在快充过程中,适配器实时与终端通信,当通信失败时,关闭快充功能。 C 在快充过程中,根据终端规格不同,设置不同的充电电流,保证电流不会超过终端的设计规格 并通过调整电流来保证电池的安全。

E.5.2终端的安全措施

终端的安全措施如下: a)在快充过程中,实时检测电池的状态,当检测到电池当前的状态不满足要求时,关闭快充功能 b)在快充过程中,实时监控各大电流接口的状态,当检测到接口温度超标时,关闭充电功能。 在快充过程中,实时监控充电电流,当检测到当前的充电电流超过设计标准时,关闭快充功能 d 在快充过程中,终端实时与适配器通信, 当通信失败时,关闭快充功能。

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附录F (规范性附录) 识别标识

其中GBT13477.12-2018建筑密封材料试验方法 第12部分:同一温度下拉伸-压缩循..pdf,标识的下标线中的学母代表相应的充电协议,即“ABCDE”分别指代附录A、B、C、D、E五种 协议。当终端或适配器支持一种或多种协议时,在识别标识中对应标记。例如:当适配器仅支持协议A 时,标识的下标线中仅需含有“A”字母。 由于附录C协议针对电压电流配置分为必选项与可选项,当所有电压电流组合完全配置时,标识中 采用“C”字母:当可选电压电流组合未配置时,标识中采用“Cc”字母

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