無(wú)線(xiàn)充電方案之USB協(xié)議

近期由于困惱手上沒(méi)有合適的無(wú)線(xiàn)充電設備（供電），于是在網(wǎng)上瀏覽了大量的無(wú)線(xiàn)充電方案，都沒(méi)有找到合適的方案，主要是方案太雜亂，類(lèi)型于缺少協(xié)議成員、功率不達標、無(wú)異物檢測功能等一些列的短板。

回顧以往做過(guò)的硬件項目中就有一款電源管理芯片，當時(shí)是采用的英集芯的IP5306的集成電源管理芯片，外加一個(gè)九齊的6PIN單片機做充電口切換，實(shí)現了一款可以切換充電口的充電寶。

在USB（MICRO-B和TYPE-C）協(xié)議上面直接采用數據引腳下拉兩個(gè)5.1K的電阻，這是為了匹配PD協(xié)議，而PD協(xié)議成員包括USB2.0、USB3.0等等。如此在不需要通信傳輸的情況下只為提供電源的設計中，USB正反插都能對板子充電。在輸出口處（TYPE-A）直接把兩個(gè)數據引腳短接，如此在不進(jìn)行數據傳輸的情況下默認通過(guò)電源管理芯片的5V/1A給負載充電。

此次便再次信賴(lài)英集芯的電源管理芯片，以下是大致該芯片的介紹：

IP5568 是 一 款 集 成 無(wú) 線(xiàn) 充 TX/RX 、 QC2.0 /QC3.0/SCP/VOOC 輸出快充協(xié)議、FCP/AFC/SFCP 輸入輸出快充協(xié)議、MTK PE+ 1.1&2.0 輸出快充協(xié)議、USB C/PD2.0/PD3.0 輸入輸出協(xié)議、USB C PD3.0 PPS 輸出協(xié)議、兼容 BC1.2/蘋(píng)果/三星手機、同步升/降壓轉換器、鋰電池充電管理、電池電量指示等多功能的電源管理 SOC，為快充移動(dòng)電源提供完整的電源解決方案?？赏瑫r(shí)支持 USB A

x2，USB B，USB C 四個(gè) USB 口，單獨使用任何一個(gè) USB口都可以支持快充，同時(shí)使用兩個(gè)及以上輸出口時(shí)，只支持5V。IP5568 支持無(wú)線(xiàn)充和 USB 口同時(shí)使用。IP5568 的高集成度與豐富功能，只需一個(gè)電感實(shí)現降壓與升壓功能，在應用時(shí)僅需極少的外圍器件，有效減小整體方案的尺寸，降低 BOM 成本。

IP5568 的同步開(kāi)關(guān)升壓系統可提供最大 18W 輸出能力，即使電池電壓較低時(shí)輸出 18W 仍能保持 90%以上的效率?？蛰d時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。IP5568 的同步開(kāi)關(guān)充電系統，提供高達 5.0A 充電電流。內置 IC 溫度、電池溫度和輸入電壓控制環(huán)路，智能調節充電電流。IP5568 內置 USB C&PD2.0/PD3.0 協(xié)議。IP5568 內置 14bit ADC，精確測量電池電壓和電流。IP5568 內置電量計算法，可準確獲取電池電量信息?？啥ㄖ齐姵仉娏壳€(xiàn)，以精準顯示電池電量。IP5568 支持 1/2/4 顆 LED 電量顯示，支持 88、188 等各種數碼管電量顯示；支持照明功能；支持按鍵。

提供的電路示意圖也要相對復雜的多，如下圖。

由于篇幅原因，展示的不清晰，如需要可到英集芯官網(wǎng)查閱相關(guān)資料。本設計圖設計到多種協(xié)議匹配，包括兩個(gè)TYPE-A口、一個(gè)雙向TYPE-C口、一個(gè)MICRO-B口、一個(gè)LIGHHTNING口、無(wú)線(xiàn)協(xié)議等，所以在設計無(wú)線(xiàn)充電設備前需要先把這些協(xié)議學(xué)習明白。以下就來(lái)介紹以下USB協(xié)議。

TYPE-是USB-IF協(xié)會(huì )于2014年公布了新一代USB接口,其輕薄、可正反插、裔速、多功能、更裔的靈活性、兼容性等優(yōu)點(diǎn)，受到整個(gè)業(yè)內及消費者的親睞和囑目[1],并且還要求現在適配器都需要配置PD協(xié)議，PD協(xié)議成員包含USB1.0、2.0、3.0還有華為、蘋(píng)果、OPPO、三星等一些充電協(xié)議（需詳情可自行查閱）。

TYPE-C是一種新型的物理物件，就是現在常見(jiàn)的USB座子，其可以來(lái)回切換上行端口和下行端口，主要是DFP、UFP、DRP。

如圖是TYPE-C口的接口定義，包括4個(gè)GND、4組TX/RX、4個(gè)VBUS、兩個(gè)SBU、兩個(gè)CC口，兩組D+/D-口。

D+/D-：USB2.0數據總線(xiàn)，兼容之前的USB標準。

TX/RX：USB3.1 (lOGbps〉高速數據總線(xiàn),正插時(shí)用TX1/RX1兩對信號，反插時(shí)用TX2/RX2兩對信號;多出來(lái)的兩對TX/RX可用于數據擴展,可以給USB32(20Gbps)或者給DP用。

SBU:輔助信號(Side band use),在特定的一些傳輸模式時(shí)才用到，如DP。

VBUS：用于電源傳輸,最高可以達到100W(5A/20V)。

CC：通道配置引腳，是Type-C接口的靈魂引腳，主要功能有檢測USB端口的連接，正反插方向確認、角色互換，通訊和配置Vconn電源、終端設備類(lèi)形判斷等功能。

根據協(xié)議描述，CC口就是用來(lái)角色確定的，在通用傳輸電纜中只有四根線(xiàn)，除去VBUS和GND，剩下的兩個(gè)線(xiàn)在CC協(xié)議匹配后通向DD口或者TR口。達到傳輸的目的，可以看到我們在設計簡(jiǎn)單硬件方案時(shí)只需要把CC口下拉5.1K電阻就可以通過(guò)攜帶PD協(xié)議的適配器給板子供電。