USB-PD协议解说研讨.doc

USB Power Delivery快速充电通信原理 ?本篇文章讲的快速充电是指USB论坛所发布的USB Power Delivery快速充电规范(通过VBUS直流电平上耦合FSK信号来请求充电器调整输出电压和电流的过程)，不同于本人发布的另一篇文章所讲的高通Quick Charger 2.0规范，因为高通QC2.0是利用D+和D-上的不同的直流电压来请求充电器动态调整输出电压和电流实现快速充电的过程。 ? ? ? ?? ??????? USB PD的通信是将协议层的消息调制成24MHZ的FSK信号并耦合到VBUS上或者从VBUS上获得FSK信号来实现手机和充电器通信的过程。 ??????? 如图所示，在USB PD通信中，是将24MHz的FSK通过cAC-Coupling耦合电容耦合到VBUS上的直流电平上的，而为了使24MHz的FSK不对Power Supply或者USB Host的VBUS直流电压产生影响，在回路中同时添加了zIsolation电感组成的低通滤波器过滤掉FSK信号。 ? ? ? ? ? ? ? ?USB PD的原理，以手机和充电器都支持USB PD为例讲解如下： ????? 1) USB OTG的PHY监控VBUS电压，如果有VBUS的5V电压存在并且检测到OTG ID脚是1K下拉电阻(不是OTG Host模式，OTG Host模式的ID电阻是小于1K的)，就说明该电缆是支持USB PD的； ????? 2)USB OTG做正常BCS V1.2规范的充电器探测并且启动USB PD 设备策略管理器，策略管理器监控VBUS的直流电平上是否耦合了FSK信号，并且解码消息得出是CapabilitiesSource 消息，就根据USB PD规范解析该消息得出USB PD充电器所支持的所有电压和电流列表对； ??????3) 手机根据用户的配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流对，并将电压和电流对加在Request消息的payload上，然后策略管理器将FSK信号耦合到VBUS直流电平上； ????? 4) 充电器解码FSK信号并发出Accept消息给手机，同时调整Power Supply的直流电压和电流输出； ????? 5) 手机收到Accept消息，调整Charger IC的充电电压和电流； ????? 6) 手机在充电过程中可以动态发送Request消息来请求充电器改变输出电压和电流，从而实现快速充电的过程。 ? ? ? ? ?目前2014年有好几家芯片厂商做出了USB PD芯片，下举例： ? ? ? ?uPD720250 瑞萨 ? ? ? ?UPD100X microchip USB PD2.0 - MacBook及Chromebook Pixel TYPE-C接口实测 随着一加手机、ZUK手机以及米5对USB TYPE-C的支持，越来越多人关注这个新的接口。其中USB PD2.0是TYPE-C接口的重点内容。本文通过对MACBOOK以及GOOGLE Pixel的实测，让大家更好的了解，USB TYPE-C的电能传输是如何进行的。长远来看，USB PD2.0将带来消费类电子及家用电器的供电革命，解决当前适配器及传输线规格各异的局面，节约社会资源，降低环境污染。 几年前，对着家里桌面上一堆规格各异的适配器，我有点抓狂。第一，这些适配器造成了家居环境的混乱以及使用的不便。第二，偶尔某个设备的适配器损坏后，你会发现很难买到合适的替代品。第三，这些适配器，将造成无数的电子垃圾，包括塑料，重金属污染等。作为家里唯一懂电气的人，我还得承受使用不便所产生的各种抱怨，并费劲的解释为什么这个不适合那个。于是，某天，另一半对我说，你把这些适配器全部统一成多功能的吧，让用电器去告诉适配器该输出什么就行了。我觉得这个想法非常有价值，就撰写了申请号为：201210007717.X的专利，并提交专利局审查。时间过的很快，2014年，我第一次阅读TYPE-C 及USB PD2.0的规范。我几乎是在瞬间就明白了它们所承载的使命。TYPE-C与USB PD2.0的推出，将会从根本上解决我们生活中，涉及到电子产品供电的混乱局面。它是怎么做到的呢？ 让我们来看看： 第一步，适配器在连接建立后，会通过CC线进行广播，告诉连接的另外一方，适配器能够提供多少种电压以及对应的电流。 图1 MacBook 原装适配器的PD通信波形 图2 Google 原装适配器的PD通信波形 第二步，用电器在获悉适配器的供电能力之后，从中选择一个最适合自己的供电方式，并向适配器发送请求数据包。 图3 MacBook发送的Request数据包 第三步，适配器根据用电器的选择，评估自身的能力之后，发送“接受”命令。 图4 适配器发送的ACCEPT