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USB-PD协议解说

IT圈 admin 33浏览 0评论

2024年4月1日发(作者:环骄)

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

2024年4月1日发(作者:环骄)

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

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