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↑上面配图为 :20世纪最绿色环保的发明为:标准化通用USB接口规范 ↑上面配图为 :(太熟悉了,不想说明) ↑上面配图为 :USB-A,4Pin接口示意图,左边为插头端 (取电/充电/数据端),右边为插座端 (主机/供电端)
注:在USB插头端的四个引脚中,电源VBUS和接地GND这两个触点比较长,中间两条数据线D+和D-相对较短一点。这是为了支持热插拔而专门设计的硬件结构。当USB插入时,先接通GND和VBUS,而后接通数据线。当USB拔下来时,先断开数据线,再断开VBUS和GND。这样就保证了在插拔过程一只,不会出现有数据信号而无电源的情况。
2010年USB-IF为了提升充电速度,规范充电及供电沟通流程,提出了USB接口充电的BC1.2充电协议规范。USB接口的供电能力给电池充电并不是USB接口的原始特性,因此在BC1.2颁布之前,USB-IF官方并未就为关于中断设备的电池充电做出任何规定。通过建立清晰的USB端口供电能力沟通方法,BC1.2规范改进了其中许多问题。 BC1.2规范简要规定了三种不同类型的USB端口和两种关键对象。“充电”端口是可提供500mA以上电流的端口;“下行”端口按照USB 2.0规范传输数据。BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举,以及识别应用端口类型的协议。三种USB BC1.2端口类型为SDP、DCP和CDP 。
● 标准下行端口(SDP)这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值如上讨论:挂起时为2.5mA,连接时为100mA,连接并配置为较高功率时为500mA。一般情况下SDP模式充电功率最高为5V×0.5A=2.5W。
● 专用充电端口(DCP) 这种端口不支持任何数据传输,但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持,较高充电能力的墙上充电器和车载充电器,无需枚举。一般情况下DCP模式充电功率最高为5V×0.5A=2.5W。
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充电下行端口(CDP)这种端口既支持大电流充电,也支持完全兼容USB
2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电阻,也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。一般情况下CDP模式充电功率最高为5V×0.5A=2.5W。
►:USB-IF的PD1.0协议(PowerDelivery1.0)
2012年7月份,USB-IF在原来的USB-BC1.2(DCP-5V×1.5A=7.5W)基础上,率先发布了最高达到20V×5A=100W的PD1.0充电协议,然而在传统Type-A的4Pin接口下,靠通过复用VBUS引脚(电源正极),把充电协议的通信数据调制到VBUS(类似电力猫把网络信号调制到电源线同理)方案。因为方案协议信号的完整性及稳定兼容性问题,基本就没有太多移动设备设备应用。
●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。
●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。
●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。
●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。
●手机收到Accept消息,调整Charger IC的充电电压和电流。
●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。
掌握着通信基础专利繁多的高通,看着快速充电需求的快速增长,在2013年发布了QC1.0-5V×2A的快充协议。不同于PD1.0,修改VBUS引脚增加通信协议,识别快充协议,高通的QC1.0协议是面向使用自己芯片的手机/平板设计的快充协议,通过简单修改增加充电电流和快充协议识别芯片,就很好兼容新旧设备兼容问题。这样高通的QC1.0比BC1.2充电速度提升了40%。
►:超级全能的Type-C接口制定发布 意义:奠定未来几十年内接口的通用性+高供电+高速度
2013年12月制定的Type-C 1.0版本,2014年9月份就量产上市。吊打如今一众各种几年十几年难产,加PPT大,法 的技术。(牙膏厂的10nm/18英寸硅圆晶,阿三家磨了30年的LCA)
接口注: Type-C接口只是一种接口类型,由于体积小,正反可插,以及可以兼容诸多协议,因此有着“数据接口的终极形态”之称,因为其兼容了诸多协议(PCIe,DP,PD等等),可以集成视频、音频、数据、供电等各种接口和协议!
↑上面配图为 :USB-IF定义的各种形状不同标准下的USB接口(公口) ↑上面配图为 : USB接口形状发展过程 ↑上面配图为 :USB Type-C接口的小巧灵活/强大性能,一统接口形状后的USB-Type-C,能再次大大提升不同设备及线材通用性,再次为绿色环保做出业界领军表率及伟大贡献! ↑上面配图为 :上下镜像布置的24个引脚完美实现正反盲插 USB Type-C终结了长期以来USB插来插去的缺陷,节省了人们大量的时间,以换一次方向至少2s算,按全球10亿人每天插拔一次USB,50%概率插错,耗时277000多小时,合计到了恐怖的31年!
• 探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP的主从
• 配置Vbus,有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
• 配置Vconn,当线缆里有芯片的时候,一个cc传输信号,一个cc变成供电Vconn
• 配置其他模式,如接音频配件时,dp,pcie时
• 2组A1/B1,A12/B12为接地引脚
• 4组A2/B2,A3/B3,A10/B10,A11/B11为数据信号引脚
• 2组A4/B4,A9/B9电源引脚
• 1组A5/B8,C-C专用协议识别引脚,通过下拉电阻值判断接口插入的方向,顺便切换RX/TX。同时也给镜像布置的另外1组A8/B8 Vbus引脚做供电的切换。
• 2组A6/B6 ,A7/B7 ,USB2.0兼容专用引脚
• 全功能的Type-C最高有4组接地,4组供电引脚,原生支持20V×5A=100W供电。甚至未来在行业新规范定制下,在保持原有的24Pin布局,通过提升电流至10A就能支持到恐怖的20V×10A=200W!
• 全功能的Type-C最高有4组RX/TX数据,USB-3.0使用1组也能实现5Gbps,而USB-3.1使用1组就能实现10Gbps,使用2组就能实现20Gbps,而USB4使用2组双通道就能实现40Gbps和雷电3相同的速度(其实也是雷电3的马甲),
注:不要看着USB Type-C好像能支持最高20V/5A,实际上现阶段包含PC笔电的USB主控芯片并不带PD电源功能,需要额外的PD芯片来支持的,所以必不是所有的USB Type-C接口都可以支持到20V/5A,也不都是具备正反双向供电功能。2015年-2017年部分笔记本为了成本问题,并没有在Type-C接口上启用电源充电功能的。受限于内置电池容量及放电功率等限制,直到今天为止,并没有哪款笔记本的Type-C/雷电3,能直接可以做大功率电力输出的,一线缆解决方案。笔记本输出到大功率外设上面目前是行不通的,手机平板就更加没有希望了。现有的解决方案,基本是用外接高功率电源的扩展坞,来实现主机与扩展坞,扩展坞与外设间一线缆解决方案。
↑上面配图为 :引脚说明 ↑上面配图为 :Type-C 功能说明
2014年,PD2.0协议伴随着全新Type-C全能接口,一起上市。在Type-C全能接口加持下,PD2.0协议超高规格,优秀兼容性,良好的开放合作发展,很快获得各大国际厂商和组织认可。发布初期的PD2.0协议,在手机方面几乎没有应用,直到2016年左右在苹果iPhone和笔电上大量采用,带动着PD协议快速发展,在从字面来看PowerDelivery-电力传输,USB-IF也是想统领消费低压直流供电领域各个方面,确实在各个厂商,组织及媒体舆论帮助下,PD协议稳步提升行业影响力、产品渗透率。
2014年高通QC2.0充电协议发布。QC2.0充电器在与手机协议通信中,也通过和BC1.2类似的复用micro USB接口中间两数据线(D+D-)上加载电压来进行握手协商,调节QC2.0的输出电压。握手过程如下:
• 当将充电器端通过数据线连到手机上时,充电器默认通过 MOS让D+D-短接,手机端探测到充电器类型为DCP(专用充电端口模式)。此时输出电压为5V,手机正常以BC1.2协议充电。
• 若手机支持QC2.0快速充电协议,则Android系统的HVDCP进程将会启动,开始在D+上加载0.325V的电压。当这个电压维持大于1s 后,充电器将断开D+和D-的短接, D-上的电压将会下降;手机端检测到D-上的电压下降后,HVDCP获取手机预设的充电器电压值,比如 9V,则设置D+上的电压为VDP_UP(D+ pull-up Voltage 3.0~3.6 V),D-上的电压为VDM_SRC(D- Source Voltage 0.5~0.7 V),充电器输出9v电压。
↑上面配图为 :QC2.0 保证安全性兼容性同时,提供高性价比,低成本解决方案在保留相同的2A以内相对安全的电流(注:标准的Micro-USB线材,未经修改加强设计,建议 工作在2A以内,以保证安全性),良好的兼容之前设备,简化整机设计难度。QC2.0通过提升电压至9V,充电速度比1.0版本提升了75%。这样高通走上高压快充的发展科技树。
高压快充优点:无需过多改造,低成本快速的提升充电速度。兼容性良好,加快平台普及及上市速度。缺点:较高的电压对充电IC电路及电池产生较大的热量损耗。
OPPO公司对快速充电的各种分析,通过和产业链的共同研发,定制了一套从充电头,充电线,电池端的解决方案,在2014上市的Find
7搭载了VOOC闪充功能,能够实现5V×5A=25W夸张快速充电速度,放到现在也是不输的方案。持续的研发优化改进,后续的VOOC闪充,优化了充电头发热,容积,电池损耗,循环寿命,今天OPPO量产了2年的VOOC超级闪充
50W更是神一般存在,秒杀其它手机快充方案。
↑上面配图为 :7Pin双电力线,加宽电力引脚+第5Pin协议识别专用引脚,全镀金引脚,线材内置电源IC,抗拉+屏蔽优质线芯 ►:高通QC3.0协议(高压快充)
2015年高通QC3.0充电协议发布。拥有庞大基础通信专利组合,秉承买基带送GPU+CPU的高通,面对一众手机厂商的更加快速充电的需求,再次使出了增加电流大-法,同时为了提升充电中持续调整降低功率中的效率,引入了PD协议中INOV智能电压调整算法,0.2V为一档,提升效率同时降低了损耗。这样QC3.0通过较简单提升充电线电流承载至3A,加入INOV智能电压调整算法又一次提升充电效能,很好的为手机厂商小伙伴们提供高性价比低成本的快充解决方案
↑上面配图为 :支持INOV智能电压调算法 ↑上面配图为 :用上机位的软件检测,支持INOV智能电压调整算法:0.02V步进 ↑上面配图为 :支持INOV智能电压调整算法,可以让快速充电过程快速的同时平稳安全高效,充电曲线趋于完美