充电头PD协议和QC协议的理解

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PD协议快充是什么意思

　　USB-PowerDelivery（USBPD）是目前主流的快充协议之一。是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范。USBPD透过USB电缆和连接器增加电力输送，扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流，输送的功率最高可达100瓦，并可以自由的改变电力的输送方向。

　　USBPD和Type-C的关系。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。USBPD和Type-C其实是两码事，USBPD是一种快速充电协议，而Type-C则是一种新的接口规范。Type-C接口默认最大支持5V/3A，但在实现了USBPD协议以后，能够使输出功率最大支持到前文提到的100W。所以现在许多实用Type-C接口的设备都会支持USBPD协议。

　　USBPD的发展前景。USBPD现在已经发展到了USBPD3.0版本。在谷歌的推动下目USBPD已经收编了高通的QC快充协议，并获得了中国工信部的支持。有望在不久统一目前混乱的快充市场。

 

　　pd充电协议和qc可以混合吗

　　虽然安卓阵营各有各的快充技术，但是QC3.0是兼容它们的。由于市面上绝大部分安卓手机都采用高通芯片或者基带，自然高通QC3.0能给安卓手机进行快充。

　　我们都知道iPhone8以上机型都支持快充，那么QC3.0充电器能给iPhone8快充吗？答案是虽然能充电也比5V1A充电快些，但是不能给iPhone开启快充。

　　而PD充电器则是全能型快充，它不仅能给iPhone8以上机型进行快充（需搭配C94端子头MFi认证的C to Lighting快充线），也能兼容QC3.0充电协议给市面主流的安卓手机进行快充。

　　这样看来，买一个PD快充头反而更合算些，即可以给安卓手机快充，也能给iPhone进行快充。

 

　　PD快充与QC快充能共用同一条数据线吗

　　①关于以上pd快充比如说，苹果的专属PD快充充电器直流输出：5∨/3A、9V/3A、12V/2.5A、15V/2A、18∨/1.5A、20V/1.5A。总输出电流：3A、总输出瓦数：

　　30W。

　　②向以上在比如说QC快充3.0原装充电器直流输出5V/2.5A、9V/2A、12V/1.5A。功率：18W。

　　③所以说，以上PD快充与QC快充建议最好还是别共用一条数据线了，原因是，功率电参数等不一样的，前者功率大。

　　也就是说QC快充协议与PD快充协议所输出的电参数和功率一样就可以公用同一条线材。

 

第一：电池的接受能力

 

充电这个事情，说的通俗一点，就是喂饱电池。那首先得考虑一下电池的感受。以目前市面上比较流行的iphonexplus，华为P9，乐2，小米note为例，电池容量都不超过3000mAH。

按照4.35V作为最高电压，1.5C充电来看，最大可能接受的充电功率约为20W，当然，这是极限情况。除了功率接收能力，还要涉及到电流接受能力。

在1.5C充电时，3000mAH的电池充电电流将达到4.5A，因此，电池触点和电芯内部的电流传输结构都要进行必要的优化。

 

　　第二：适配器的功率提供能力

 

　　在不考虑接口承受能力的情况下，20W功率对适配器来说是轻而易举。但是传统的MicroUSB接口，在标准规范里面最大电流承载能力是2A，最高电压是5.25V。仅仅有10.5W，无法达到20W的要求。怎么解决这个问题呢？

显然有两种解决方案，增大电流，或者提升电压。如果不改动物理接口，增大电流是不可能的选项，所以，提升电压，是MicroUSB时代的唯一选项，这就是高通QC快速充电方法的由来。

所以，我们可以看到，1.5A是QC标准比较推荐的电流，因为2A是MicroUSB的极限，业界的普遍共识是，不要把器件用到极限值，而是要预留余量。

在这方面，OPPO与高通走了相反的道路，他们给MicroUSB在物理上打了补丁，增加了额外的接触针，专门用来传输大电流。最大充电电流达到了4.5A，但是电压维持在5V不变。

同样达到了超过20W的功率传输。而Type-C接口的出现，让这个问题不再存在，因为TYPE-C口最高支持5A输入电流，完全能够满足现有手机电池的快速充电需求。

 

 

　　第三：手机的充电管理及散热能力

 

　　手机的充电管理及散热能力。充电管理，必然涉及到电压变换，恒流控制等环节，带来充电效率的下降和散热问题。因此，理论上最佳的充电设计方案是，手机内部不做充电管理，完全交给外部适配器去控制。

在这一点上，QC是比较吃亏的，因为高电压低电流输入，必然导致手机内部要进行能量转换，变为低电压和大电流。这会带来手机散热上的大问题。所以，从技术的角度来看，QC的历史局限性，已经凸显。

更为严重的问题是，TYPE-C接口和USBPD中都严禁采用除USBPD以外的方式来调整充电电压。高通为此做出了很大的努力去说服USB-IF组织，试图在TYPE-C接口中，让QC和PD同时存在。

但是，很可惜，被无情的拒绝了，最新的TYPE-C1.2和USBPD3.0维持了关于这一特性的描述。因此，QC不论在技术上还是在理论上，都将面临着被淘汰的危险。当然，高通自身是很清楚这一趋势的。因此，已经在最新的处理器内核中，集成了USBPD的协商功能

 

　　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。

 

　　QC3.0快充协议CX7916

 

　　概述：

 

　　CX7918/CX7916是一款USB移动设备充电接口控制芯片，特别的，它采用高通QuickCharge3.0A类/B类规范对HVDCP进行自适应充电。CX7918/CX7916根据移动设备发送的电压请求能够精确的调整HVDCP输出电压，从而节省最高75%的充电时间。

 

　　当移动设备插入USB端口后，CX7918/CX7916能够自动识别其类型并作出合理相应，从而使得移动设备总能从充电端口获得最大电流。CX7918/CX7916支持AppleiPad，AppleiPhone，SamsungGalaxyNote，

兼容BC1.2或YD/T1591标准的设备以及几乎所有的现代移动设备。CX7918/CX7916在启动输出电压调整之前会自动检测所连接的受电设备是否兼容QC2.0或者QC3.0协议规范，如果检测到受电设备不兼容QC2.0或者QC3.0协议，

CX7918/CX7916则禁止输出电压调整，仅以5v电压输出以确保旧型USB受电设备能够安全工作。

 

　　特点：

 

　　支持QuickCharge3.0的A类和B类规范

 

　　USB充电接口智能识别

 

　　Apple2.1A/2.4A

 

　　SamsungGalaxyNote2.0A

 

　　BC1.2&YD/T1591BatteryChargingSpecifications

 

　　4kVESD

 

　　-40~125℃℃工作温度范围

 

　　输出5V时的功耗低至1mw

 

　　CX7918封装形式SOP-8；CX7916封装形式SOT23-6

 

　　pd协议和qc协议的区别

 

　　USB-PowerDelivery（USBPD）是在一条线缆中同时支持高达100W电力传输和数据通信的协议规范。USBType-C则是一个全新的正反插USB连接器规范，能够支持USB3.1（Gen1和Gen2）、DisplayPort和USBPD等一系列新标准。

USBType-C端口默认最高可支持5V3A。如果在USBType-C端口中实现了USBPD，它就能支持USBPD规范中定义的100W功率（5V2