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淺談什麽是pd快充協議,USB PD快充的通信原理

作者:索源科技來源:http://www.razafin.com 日期:2019-08-08

pd充電協議是什麽?PD充電協議是USB-IF組織公布的功率傳輸協議,它可以使目前默認最大功率5V/2A的type-c接口提高到100W,同時谷歌宣布Android7.0以上的手機搭載的快充協議必須支持PD協議,意在統一快充市場。

PD充電器

pd協議快充什麽意思

USB-PowerDelivery(USBPD)是目前主流的快充協議之一。是由USB-IF組織制定的一種快速充電規範。。USBPD透過USB電纜和連接器增加電力輸送,擴展USB應用中的電纜總線供電能力。該規範可實現更高的電壓和電流,輸送的功率最高可達100瓦,並可以自由的改變電力的輸送方向。

USBPD和Type-C的關系。經常會有人把USBPD和Type-C放在一起談,甚至就把Type-C充電器叫做PD充電器。USBPD和Type-C其實是兩碼事,USBPD是一種快速充電協議,而Type-C則是一種新的接口規範。Type-C接口默認最大支持5V/3A,但在實現了USBPD協議以後,能夠使輸出功率最大支持到前文提到的100W。所以現在許多實用Type-C接口的設備都會支持USBPD協議。

USBPD充電器的發展前景。USBPD現在已經發展到了USBPD3.0版本。在谷歌的推動下目USBPD已經收編了高通的QC快充協議,並獲得了中國工信部的支持。有望在不久統一目前混亂的快充市場。

PD快充協議優勢

PD是PowerDelivery,關注的是兩個或者多個設備,甚至是一個基于USB接口的智能電網的電能傳輸過程,電能傳輸可以是雙方向的,甚至是組網的,可以具備系統級供電策略。而QC是QuickCharge僅僅關注的是快速充電問題,電能傳輸是單方向的,不具備電能組網能力,不支持除了供電以外的其他功能。

目前支持PD協議的設備還比較少,已知的僅蘋果的newMacbook、魅族和HTC手機的幾款高端型號、谷歌筆記本等少數設備,但是星火之勢,終可燎原,而且國內也漸有廠家推出了PD協議的充電頭,比如筆者剛入手的這個奧睿科PD充電器TSM-1U。ORICOTSM-1U使用了瓷白的PC材料外殼,整體偏向正方形,采用的是兩段化設計,大部分爲光滑表面,接近插頭的地方爲磨砂處理,增加和手的接觸阻力,易于插拔,而光滑處能防汙和提高産品顔值。

USB PD快速充電通信原理

USBPD的通信是將協議層的消息調制成24MHZ的FSK信號並耦合到VBUS上或者從VBUS上獲得FSK信號來實現手機和充電器通信的過程。

如圖所示,在USB PD通信中,是將24MHz的FSK通過cAC-Coupling耦合電容耦合到VBUS上的直流電平上的,而爲了使24MHz的FSK不對PowerSupply或者USBHost的VBUS直流電壓産生影響,在回路中同時添加了zIsolation電感組成的低通濾波器過濾掉FSK信號。

PD快充通信原理

PD快充通信原理

USBPD的原理,以手機和充電器都支持USBPD爲例講解如下:

1)USBOTG的PHY監控VBUS電壓,如果有VBUS的5V電壓存在並且檢測到OTGID腳是1K下拉電阻(不是OTGHost模式,OTGHost模式的ID電阻是小于1K的),就說明該電纜是支持USBPD的;

2)USBOTG做正常BCSV1.2規範的充電器探測並且啓動USBPD設備策略管理器,策略管理器監控VBUS的直流電平上是否耦合了FSK信號,並且解碼消息得出是CapabilitiesSource消息,就根據USBPD規範解析該消息得出USBPD充電器所支持的所有電壓和電流列表對;

3)手機根據用戶的配置從CapabilitiesSource消息中選擇一個電壓和電流對,並將電壓和電流對加在Request消息的payload上,然後策略管理器將FSK信號耦合到VBUS直流電平上;

4)充電器解碼FSK信號並發出Accept消息給手機,同時調整PowerSupply的直流電壓和電流輸出;

5)手機收到Accept消息,調整ChargerIC的充電電壓和電流;

6)手機在充電過程中可以動態發送Request消息來請求充電器改變輸出電壓和電流,從而實現快速充電的過程。

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