USB PD快速充電通信原理

正文

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

1、PD充電協議是什么意思

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。

2、PD充電協議是什么意思

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范。USB PD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。該規范可實現更高的電壓和電流，輸送的功率最高可達100瓦，并可以自由的改變電力的輸送方向。

USB PD和Type-C的關系：

經常會有人把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其實是兩碼事，USB PD是一種快速充電協議，而Type-C則是一種新的接口規范。Type-C接口默認最大支持5V/3A，但在實現了USB PD協議以后，能夠使輸出功率最大支持到100W。所以現在許多實用Type-C接口的設備都會支持USB PD協議。

3、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。

當然，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協議得以普及，你又可以回到此前家里只用一個充電器就可以給所有手機充電的美好時光，甚至更美好的是這個充電器還可以給你的電腦和平板充電，而且手機也可以變身移動電源。

4、USB PD快速充電通信原理

USB PD的通信是將協議層的消息調制成24MHZ的FSK信號并耦合到VBUS上，或從VBUS上獲得FSK信號來實現手機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PowerSupply或者USBHost的VBUS直流電壓產生影響，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。

US BPD的原理，以手機和充電器都支持USB PD為例講解如下：

1）USBOTG的PHY監控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規范的充電器探測并且啟動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，并且解碼消息得出是CapabilitiesSource消息，就根據USBPD規范解析該消息得出USBPD充電器所支持的所有電壓和電流列表對；

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，并將電壓和電流對加在Request消息的payload上，然后策略管理器將FSK信號耦合到VBUS直流電平上；

4）充電器解碼FSK信號并發出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。