USB PD快速充電通信原理

正文

基于PD協(xié)議的充電器電路可以維持AC/DC部分不變，只是將QC協(xié)議控制器替換為PD控制器。我們都知道快充，但你了解快充嗎？

1、PD充電協(xié)議是什么意思

PD充電協(xié)議是USB-IF組織公布的功率傳輸協(xié)議，它可以使目前默認(rèn)最大功率5V/2A的type-c接口提高到100W，同時(shí)谷歌宣布Android7.0以上的手機(jī)搭載的快充協(xié)議必須支持PD協(xié)議，意在統(tǒng)一快充市場。

2、PD充電協(xié)議是什么意思

USB-PowerDelivery（USBPD）是目前主流的快充協(xié)議之一，是由USB-IF組織制定的一種快速充電規(guī)范。USB PD透過USB電纜和連接器增加電力輸送，擴(kuò)展USB應(yīng)用中的電纜總線供電能力。該規(guī)范可實(shí)現(xiàn)更高的電壓和電流，輸送的功率最高可達(dá)100瓦，并可以自由的改變電力的輸送方向。

USB PD和Type-C的關(guān)系：

經(jīng)常會(huì)有人把USB PD和Type-C放在一起談，甚至就把Type-C充電器叫做PD充電器。USB PD和Type-C其實(shí)是兩碼事，USB PD是一種快速充電協(xié)議，而Type-C則是一種新的接口規(guī)范。Type-C接口默認(rèn)最大支持5V/3A，但在實(shí)現(xiàn)了USB PD協(xié)議以后，能夠使輸出功率最大支持到100W。所以現(xiàn)在許多實(shí)用Type-C接口的設(shè)備都會(huì)支持USB PD協(xié)議。

3、PD快充協(xié)議優(yōu)勢

PD是PowerDelivery，關(guān)注的是兩個(gè)或者多個(gè)設(shè)備，甚至是一個(gè)基于USB接口的智能電網(wǎng)的電能傳輸過程，電能傳輸可以是雙方向的，甚至是組網(wǎng)的，可以具備系統(tǒng)級(jí)供電策略。而QC是QuickCharge僅僅關(guān)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(wǎng)能力，不支持除了供電以外的其他功能。

當(dāng)然，很多用戶看了以后還是不了解其中的意義，簡單的來說，如果PD協(xié)議得以普及，你又可以回到此前家里只用一個(gè)充電器就可以給所有手機(jī)充電的美好時(shí)光，甚至更美好的是這個(gè)充電器還可以給你的電腦和平板充電，而且手機(jī)也可以變身移動(dòng)電源。

4、USB PD快速充電通信原理

USB PD的通信是將協(xié)議層的消息調(diào)制成24MHZ的FSK信號(hào)并耦合到VBUS上，或從VBUS上獲得FSK信號(hào)來實(shí)現(xiàn)手機(jī)和充電器通信的過程。

如下圖所示，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，而為了使24MHz的FSK不對(duì)PowerSupply或者USBHost的VBUS直流電壓產(chǎn)生影響，在回路中同時(shí)添加了zIsolation電感組成的低通濾波器過濾掉FSK信號(hào)。

US BPD的原理，以手機(jī)和充電器都支持USB PD為例講解如下：

1）USBOTG的PHY監(jiān)控VBUS電壓，如果有VBUS的5V電壓存在并且檢測到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(guī)范的充電器探測并且啟動(dòng)USBPD設(shè)備策略管理器，策略管理器監(jiān)控VBUS的直流電平上是否耦合了FSK信號(hào)，并且解碼消息得出是CapabilitiesSource消息，就根據(jù)USBPD規(guī)范解析該消息得出USBPD充電器所支持的所有電壓和電流列表對(duì)；

3）手機(jī)根據(jù)用戶的配置從CapabilitiesSource消息中選擇一個(gè)電壓和電流對(duì)，并將電壓和電流對(duì)加在Request消息的payload上，然后策略管理器將FSK信號(hào)耦合到VBUS直流電平上；

4）充電器解碼FSK信號(hào)并發(fā)出Accept消息給手機(jī)，同時(shí)調(diào)整PowerSupply的直流電壓和電流輸出；

5）手機(jī)收到Accept消息，調(diào)整ChargerIC的充電電壓和電流；

6）手機(jī)在充電過程中可以動(dòng)態(tài)發(fā)送Request消息來請(qǐng)求充電器改變輸出電壓和電流，從而實(shí)現(xiàn)快速充電的過程。