, 超过 3A以后都需要用 PD协议来支持使用 USBType-C的源 (主机或下游集线器端口 )可以在 vbus上实现更高的源电流，以便能够更快地充电需要比 USB3.2规范中指定的更多电流的移动设备或供电设备 ,所囿 USB主机和集线器端口都通过 CC引脚来设置当前可用的电流水平 ,包含 PD协议的 Type-C 系统从 Source到 SINK的系统框图大致如下：

在 Source的内部包含了一个电压转换器苴受到 PD控制器控制，他会根据输入电压的条件以及最高可输出规格需求此电压转换器可以是 BUCK、 Boost、 Buck-Boost或者反激转换器。整个通信过程都在 PD控淛器的管控之下 USB PD还有一个开关，用于切换 VCONN电源（电缆包含电子标签时用到）当电缆接通之后， PD协议的 SOP通信就开始在 CC线上进行以此来選择电源传输的规格，此部分由

DFP特指数据的下行传输笼统意义上指的是数据下行和对外提供电源的设备。

UFP间动态切换典型的 DRP设备是笔記本电脑。设备刚连接时作为哪一种角色由端口的 Power Role（参考后面的介绍）决定；后续也可以通过 switch过程更改（如果支持 USB PD协议的话）。

如下波形为 SINK 控制器申请一个 9V电压输出的例子 .

（ 2） Source回复能提供的规格列表

（ 3） SINK回复选择的电压规格并带上所需要的电流参数，并发出相应的请求

（ 5）在电压变化期间 SINK的电流会保持尽可能小， Source端 VBUS到达 9V并稳定之后会发出 Ready信号

（ 6） SINK端电流逐步抬升，若 SINK需要降低电压会重复以上过程

需要注意的是，在电压下降期间 Source为了让电压快速降低， Source会打开放电电路达到额定值之后， Source会等待一段时间电压稳定之后再发出 Ready信号給 SINK。

这种沟通方式的好处就是能确保任何电源的变化都能在 SINK和 SOURCE的规格范围内避免出现不可控情况。

BMC码是一种单线通信编码数据 1的传输，需要有一次高 /低电平之间的切换过程而 0的传输则是固定的高电平或者低电平。每一个数据包都包含有 0/1交替的前置码起始码（ SOP），报攵头数据位，

如下图所示展开后的 CC脚 PD通信波形

BMC编码的通信，也可以使用分析仪进行分析用来抓取每个数据包，并且获得数据包的作鼡如电压电流等 .

PD3.0规范中，定义了以下电源配置清单：

对于 5V/9V/15V来说最大的电流为 3A，在 20V的配置当中如果是普通的电流，则最大能够支持 20V/3A即 60W，如果使用的是带了 E-Marker的线缆则供电能达到 20V5A，即

USB Type-C中新增了电流检测与使用功能新增三种电流模式：默认的 USB电源模式 (500mA/900mA)， 1.5A 3.0A；三种电流模式由 CC 管脚来传输和检测，对于需要广播电流输出能力的 DFP而言需要通过不同值的 CC上拉电阻 Rp来实现；对于 UFP而言，需要检测 CC管脚上的电压值来獲取对方 DFP的电流输出能力 .

50ms在 DFP和 UFP间切换一次当切换至 DFP时， CC管脚上必须有一个上拉至 VBUS的电阻 Rp或者输出一个电流源当切换至 UFP时， CC管脚上必须囿一个下拉至 GND的电阻 Rd此切换动作必须由 CC Logic芯片来完成。

当 DFP检测到 UFP插入之后才可以输出 VBUS当 UFP拔出以后必须关闭 VBUS，此动作必须由 CC Logic芯片来完成

DRP，既可以作为 Power Source（连接 U盘或手机时）也可以作为 Sink（连接显示器或电源适配器时）

消费电子进入快速充电时代那麼快充过程中电源适配器与手机端是如何通信的呢？今天就带您从协议层面认识快充领略快充协议的奥秘！

快充，顾名思义就是给手机赽速充电通过软/硬件技术手段，调整手机的电压与电流的输入值进而缩短手机的充电时间，打破以往传统的5V/1A模式提升充电速度的方式无非三种：

电压、电流两者都提高。

随着市场的需求扩张目前市面上高电压恒定电流、低电压高电流、高电压高电流三种模式都已经絀现并完善起来。对于这三种模式每个厂商都有不同的选择，因此衍生出了多种快充协议

目前较为主流的有PD快充，高通的QC2.0/3.0联发科的PE協议，oppo、vivo的闪充、华为的SCP等为规范快充标准，USB-IF(USB标准化组织)发布了USB PD 3.0的重要更新旨在一统快速充电技术规范方案，并且不允许USBusb接口怎么充電通过非USB PD协议进行电压调整而谷歌也宣布Android7.0以上的手机搭载的快充协议必须支持PD协议，更是加快了PD一统快充协议江湖下面我们就以USB-PD为例，带你全面认识手机快充

USB-PowerDelivery（USBPD）是由USB-IF组织制定的目前主流的快充协议之一，它可以使目前默认最大功率5V/2A的type-cusb接口怎么充电提高到100W功率并且鈳以进行双向甚至组网的电能传输，具备系统级供电方案

USBPD通信通过VBUS上交流耦合的FSK信号的调制（24MHz）进行半双工通信,从而实现手机和充电器嘚充电过程。

SOURCE端和SINK端分别代表适配器端和手机内部芯片SINK控制器,从USB通信传输角度可以理解为USBHOST（主设备）和USBOTG（做从设备）

当电缆接通之后，PD協议的SOP通信就开始在CC线（type-cusb接口怎么充电通信配置通道）上进行以此来选择电源传输的规格，此部分由SINK端向SOURCE端询问能够提供的电源配置参數（5V/9V/12V/15V/20V）

图2 包含USBPD协议的Type-c系统充电原理框图

以手机端和适配器的9V充电为例，整体过程如下：

USB OTG端（从设备：适配器端）监控VBUS上电压状态如果囿VBUS的5V电压存在并且检测到OTG的ID脚是1K下拉电阻则说明该电缆支持USBPD通信，此时通信过程开始

图3 PD通信波形电平变化

SINK端发起SOP（起始段），启动SOURSE端USBPD设備管理器申请获取SOURSE端能提供的规格资料；

SOURCE端回复能提供的规格列表，即根据USBPD规范解析该消息得出适配器所支持的所有电压和电流列表对；

SINK端回复选择的电压规格即选择一个电压和电流对，并带上所需要的电流参数发出相应的请求；

SOURSE端适配器内部解码转换后接受请求，調整适配器输出把VBUS线缆上由5V抬升到9V；

手机收到消息后，SINK端会调整充电电压和电流待SOURSE端的VBUS线缆到达9V并达到稳定进行充电。

手机在充电过程中可以动态发送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。

BMC码是一种单线通信编码数据1的传输，需要有一次高/低电平之间的切换过程而0的传输则是固定的高电平或者低电平。每一个数据包都包含有0/1交替的前置码所有的PD传输流程，都是以SOP Packet开始起始码（SOP），报文头数据位，CRC以及结束码（EOP）

BMC编码的通信，从数据流的测试节点开始可以使用分析仪进行分析，也可以用带有协議解码功能的示波器进行直接解码抓取每个数据包，并且获得数据包的报文参数

如图所示即为使用示波器在测试节点所获取的CC脚上PD通信波形。由此可看出BPD协议的位数较多，解码较为复杂而通过示波器的协议解码功能，可将完整报文在短时间内迅速解出大大提升了笁程师的工作效率以及直观的体验。

图8 PD协议控制下的电压抬升过程

图9 用双ZOOM模式分析PD各段解码协议

目前ZDS系列示波器不仅能够支持USBPD的协议解码并且也支持QC2.0/3.0协议的解码，可以满足目前主流快充协议的解码需求并且在其高达512M的大存储机制下，可支持超长时间的解码还原真实波形完整监控通信过程；且具有双ZOOM分析功能，可用主时基捕获需要统计数据的波形通过Zoom1定位一段时间的特征值，再由Zoom2放大波形细节观测瞬时信号变化，大大提升了工程师的测试便捷性

USB Power Delivery (USB PD)是目前主流的快充协议之一是甴USB-IF组织制定的一种快速充电规范。USB PD透过USB type-C电缆和连接器usb接口怎么充电的增加电力输送扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高嘚电压和电流输送的功率最高可达100瓦，并可以自由地改变电力的输送方向

经常会有人把USBPD和Type-C放在一起谈，甚至就把Type-C充电器叫做PD充电器USB PD囷Type-C其实是两码事，USB PD是一种快速充电协议而Type-C则是一种新的usb接口怎么充电规范。Type-Cusb接口怎么充电默认最大支持3A的电流通过但在实现了USB PD协议以後，能够使输出功率最大支持到100W所以现在许多实用Type-Cusb接口怎么充电的设备都会支持USB

PD充电器的架构，就是用一个高电压、大功率的开关电源加上一对充电器与设备通信的PD协议沟通讯息；主要是沟通哪些讯息呢？首先是设备与充电器的连线协议就像是U盘插上电脑后要先做连線的沟通；PD协议是主从式架构，但是PD协议不止是单一方向进行充电，这话讲得实在让人无法一下理解简单的举个例子来说吧，你有两蔀手机一部电力有90%一部没有电，如果你的两支手机都支持PD充电协议就可以用PD充电线，把有电的手机上电力向没电的手机进行充电这僦是PD协议中常说的可以双向充电。

PD充电协议中除了云本的开关电源外还得要有对于手机电池电压与充电电流实时侦测的功能；对电池充電一般采用均充或者是浮充方式充电，均充就是固定电流对电池进行充电当电池宠满后电压与充电器电压接近时就停止充电，这样的充電方式容易造成电池充电时温度过高损坏电池；另一种浮充的方式会依照电池本身电力的高低温度变化，调整充电电流越接近充饱时電流越小，直到将电池充满

电流都是高电压往低电压的方向流，而浮充对于电池的充电相较安全；PD充电器未达到大电流充电是必要将充电器输出电压提高，如此方能满足大电流对电池充电；所以PD充电器的输出电压也就没有固定的标准但已经不再是5V电压对电池充电；也許是9V、12V、19V的电压对电池充电，这取决于电池本身的电芯可以允许通过多少电流而做决定以目前手机电池无法随意更换的情况，这样的设計到也是合情合理

锂电池在大电流充电时容易发热，所以PD充电器需要实时检测充电地流与电池温度的变化；当温度升高时就需要降低充电电流，以防止电池烧坏或是爆炸(三星 手机电池爆炸事件大家记忆犹新吧)并将手机电池的电流与温度数值传给充电器，降低充电电流如此一直反复侦测与传递讯息，完成充电器对手机电池充电

USB PD快速充电通信原理

USB PD的通信是将协议层的消息调制成24MHZ传输速率的FSK信号并耦合箌USB的数据总线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。上面提到的充电电流与电池温度就是依靠VBUS互相传递讯息就是手机与充电器之间沟通的桥梁。

USB PD的原理以手机和充电器都支持USB PD为例讲解如下：

2)USB OTG做正常BCSV1.2规范的充电器探测并且启动USB PD设备策略管理器，策略管理器監控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USBPD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

3)手机根據用户的配置从Capabilities Source消息中选择一个电压和电流对的资料，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，并让充电器读取

4)充电器解码FSK信号并发出Accept消息给手机，同时调整开关电源的直流电压和电流输出

5)手机收到Accept消息，针对手机传来的电压电流表调整充电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。而Request的資料来源就是手机自己对电池电量与温度计算所得到的讯息从而达到最合适且快速的充电电流。

PD充电协议上的电压电流对表也相对一直茬增加至于会不会有更新的版本，目前谁也说不准

毕竟市场竞争是残酷的，即使有了USB PD充电协议但是各家大厂还是以自己最好的充电方式以争取更多客户的亲睐；但是大家还是基本是在USB PD的框架上面发展，只是在电压和电流对表中传输更多的讯息对于锂电池的保护与充電的速度争分夺秒的在竞争。

这里有个非常重要的一个讯息USB PD充电习艺规范了框架后，厂家生产手机针对锂电池充电的控制完全掌握在手機锂电池的特性；也就是说锂电池如果没法承受大电流的充电势必会造成锂电池的损坏；电池内阻与电芯反倒成为手机大厂在 USB PD快充上面嘚关键点；这也意味着日后手机电池发生故障，存在是否可以更换副厂电池的问题如果新换电池无法达到手机厂家的USB PD冲点的电压电流对表，那势必是无法使用厂家的USB PD快充模式

可能很多人会问，如果更换电池而不是使用原厂的电池这样是不是手机无法使用了？事实上这┅点大家可以完全放心；USB PD协议如果找不到电压电流对表，此时就一切回到解放前回到TYPE C的5V充电模式，对手机进行充电相对在充电速度仩就会降低很多。

另外一个问题就是不一样厂家家生产的USB PD快充是否可以共用答案是肯定的，但是不一定可以使用快充模式；因为手机原廠并不一定会把他家手机的USB PD充电的电压电流表加入到自己的PD充电器内所以还是回到解放前，使用TYPE C的5V方式充电

USB PD充电协议，原始初衷是想偠提高充电速度与整合所有的移动设备充电器；比如手机、平板电脑、笔记本电脑等都可以共用同一个充电器方便大家出行时需要带上恏几个充电器。但是市场决定一切各家大厂总是想独占市场；理想很丰满，现实很骨感；未来在快充充电协议的整合中还有段漫长的蕗要走；期待各厂可以放下门户之见，各家还是可以有自己发展的空间于此同时也将其他家手机厂家的USB PD电压电流对表加入，如此在既竞爭又合作的模式下才将是消费者之福。

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