大话USB PD快充电源功率“协商”

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啥叫USB PD快充技术?

USB PD快充技术就是通过USB接口对对USB设备进行快速充电的一项技术。
由于USB技术的发展,特别的USB TYPE-C接口的广泛应用,基于USB TYPE-C接口的USB PD快充技术越来越成为主流。

使用USB TYPE-C接口的技术可以给谁充电?

  • 可以给我们的手机充电
  • 可以给笔记本电脑充电
  • 可以让笔记本通过TYPE-C接口给手机充电
  • 可以给平板电脑充电
  • 可以给USB接口的各个设备充电..
    从上面的应用可以看出,这玩意这么牛,凡是USB接口更确切的来说是TYPE-C接口的设备,都可以进行电源供电。后面随着USB3.1更加高速的传输规范的应用,基于TYPE-C的 DP接口显示器也适用此玩意。

USB TYPE-C接口的PD快充电流功率协商

使用USB PD的快充电术可以给各种USB接口的设备进行充电,但是,有一个问题是这些设备的供电电源不一样啊。像笔记本的接口的一般是20V,而手机端的一般是5V供电,这样直接用会不会由于电压的问题导致充不上电或电压过高把我心爱的手机宝宝给损坏了?
答案是否定的。

USB PD快充技术提供了4种电压规格的能力,包含5V/9V/15V/20V。对于 5V、9V 和 15V 来说,最大的电流为 3A。在20V 的配置中,如果电缆是普通的,最大容许的输出是 20V/3A 即 60W。假如使用了特别定制的含电子标签电缆, 相应的数据可以放大到 20V/5A 即 100W。

USB PD快充连接需要供电设备的是PD适配器,这就是能够输出4种电压规格的充电器。这玩意就像一个变压器,分为四档,当需要那一档供电时,会进行供电电压档的调整,只不过这个调整的过程是通过PD供电协议”协商”出来的,而不是很暴力的直接给供某种电压的电源。
这就像USB设备被接入通过PD供电规范告诉主机,我要的电压是几伏几安,你给供这个电源就好了。供电主机收到请求后回答说好的,就用你需要的供电电源给你供电。这个通讯的过程在TYPE-C接口中是通过CC管脚实现在,在USB2.0规范中是通过VBUS管脚实现的。

USB TYPE-C接口的供电“协商”

TYPE-C接口的供电

USBPD供电按供给关系分为:

  • USB PD Source 充电端,提供电源
  • USB PD SINK 设备端,接收供电。

当电缆的连接建立好以后,PD协议的SOP通讯就开始在CC线上进行,以选择电源传输的规格:设备端将询问充电端能够提供的电源配置参数(不同的总线电压和电流数据)。由于设备端对电源的需求常常是与充电端的系统有关的(例如电池充电器),设备端端的嵌入式系统控制器就需要先与充电端的 PD 控制器进行通讯以确定相应的规格。
吸端和源端之间在 CC 线上进行的通讯看起来像如下的样子:

  1. 设备端申请获得充电端的能力数据。
  2. 充电端提供它的能力数据信息。
  3. 设备端从充电端提供的能力数据信息中选出适当的电源配置参数并发出相应的请求。
  4. 充电端接受请求并将总线电压修改成相应的参数。在总线电压变化期间,设备端的电流消耗会保持尽可能地小。充电端提升总线电压的过程是按照定义好的电压提升速度来进行的。
  5. 总线电压达到最后的数值以后,充电端会等待总线电压稳定下来,再发送出一个电源准备好信号。到了这时候,设别端就可以增加其电流消耗了。
  6. 当设备端希望总线电压降低的时候,同样的通讯过程也会发生。在总线电压下降期间,充电端会激活一个分流电路,通过主动的总线放电使总线电压快速降低。达到额定值以后,充电端会等待一段稍长的时间让总线电压稳定下来,然后再送出一个电源准备好信号。

这样的通讯方法可确保总线上的任何电源变化都落在源端和吸端的能力范围内,避免出现不可控的状况。当 Type-C电缆的连接被断开时,总线上的电源也被关断,任何新开始的连接都会进行电缆连接检测,电压也总是处于 5V,这 样就可以避免在电缆接通时有高电压从一台设备进入另一台设备 。

到这,基本上大家已经清楚PD适配器的规格以及工作原理了。首先,它包含有几种输出规格;其次,它通过Type-C线与设备端进行通信,辨别设备端并合理的转换输出规格;所以它即可给笔记本充电,也能给手机充电。

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USB中文网
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