高通Quick Charge快速充电原理分析_hvdcp快充协议

1 三段式AC充电器
涓流、恒流、恒压。

2 QC 2.0
2.1 高通Quick Charge 2.0 快速充电原理分析
QC 2.0快速充电需要手机端和充电器都支持才行。
当将充电器端通过数据线连到手机上时，充电器默认的是将D+和D-短接的，这样手机端探测到的充电器类型是DCP（参见本人另一篇博文《高通平台USB 2.0和USB 3.0接口充电器识别原理》），手机以默认的5V电压充电，接着过程如下：
（1）如果手机端使能了快速充电协议，Android用户空间的hvdcp（high voltage dedicated charging port）进程启动，并且在D+上加载0.325V的电压维持超过1.25s上；
（2）充电器检测到D+上电压0.325V维持超过了1.25s，就断开D+和D-的短接，由于D+和D-断开，所以D-上的电压不再跟随D+上的电压0.325V变动，此时开始下降；
（3）手机端检测到D-上的电压从0.325V开始下降维持1ms以上时，hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，如果是9000000uV，就设置D+上的电压为3.3V，D-上 的电压为0.6V，否则设置D+为0.6V，D-为0V；
（4）充电器检测到D+和D-上的电压后，就调整充电器端的输出电压。
Table 2-1 QC 2.0充电握手协议

注意：
当DP=3.3V，而DM=3.3V時，充電頭輸出20V。
当DP=0.6V，而DM=3.3V时，表示QC将进入continuous mode（也就是QC 3.0模式）。
- 参考 smbchg_prepare_for_pulsing()。

2.2 Parallel Charging
Question：单独的PMI8952的充电最大电流是多大？
Answer：单独PMI8952最大充电电流是2.0+A，但是实际电流应该不到2A，主要是依赖于PCB板子的布局和thermal等参数强相关。

Question：如果采用并行充电，那么PMI8952的充电电流一般多大呢？是自动的？还是可以指定的？
Answer：如果是并行充电，PMI和SMB组合最大3.0A左右，自动调节各个通道的电流。

3 QC 3.0
QC 3.0的主要优势是可优化手机内的DC/DC效率：
（1）消除了QC 2.0中固有的会在电压切换时造成的手机发热问题；
（2） QC 3.0通过移除手机DC/DC转换器还可简化无线充电器架构，QC 3.0可大大降低DC/DC转换电路的损耗，从而有效缓解了快充时的发热问题。

由于全面使用了Type-C接口取代原来的MicroUSB接口，QC 3.0最大电流也提升到了3A，因为电压更低所以效率提升最高达38%，充电速度提升27%，发热降低45%。

QC 2.0提供5V、9V、12V和20V四档充电电压，QC 3.0则以200mV为步幅，提供从3.6V到20V电压的灵活选择。采用 QC 3.0时，便携式设备通过USB接口的D+和D-信号提交电压选择请求，在同一时间可能有不规律的USB数据通信。关于QC 3.0支持的总线电压（VBUS） 范围，A级为3.6V至12V，B级为3.6V至20V。QC 3.0在分立模式下等同于QC 2.0，以0V、0.6V、3.3V三级逻辑通过静态D+/D- 值选择VBUS；在连续模式下，新的QC 3.0以200mV小步幅增加或降低VBUS，让便携式设备选择最适合的电压达到理想充电效率，更具灵活性，其最大负载电流限制为3A，最高功率可达60W。

实际产品中都是最大18W（可以认为是9V * 2A），与QC 2.0是一样的。
Table 3-1 QC 3.0充电握手协议

识别顺序：先是5V时电流1.2A，然后电压升到9V，电流下降到0.2A（HVDCP_ICL_VOTER），之后电压降到5V，电流不变；最后电压和电流同时上升，稳定在7V @ 2.2A左右，功率到15~17W左右，这个识别过程大概15秒。

4 QC 4.0
QC 4.0基于USB PD 3.0 PPS。
QC 4.0加入了“智能最佳电压技术”（INOV），并且加入USB PD支持。相比QC 3.0  200mV的步进电压调节档位，QC 4.0进一步优化INOV算法，将调节精度做到了20mV (注：USB PD的电流调节步长是50mA)，比上代提了近10倍精度。将充电最高功率调整到28W，方案设计为5V/4.7A~5.6A和9V/3A，舍弃了12V的设计。

5 Acronym
POWER_SUPPLY_DP_DM_DPR_DMR：R means Remove
POWER_SUPPLY_DP_DM_DPF_DMF：F means Floated，High-Z
HVDCP-OPTI：High Voltage Dedicated Charging Port - OPTImization

ARC：Argonant RISC Core
AT91SAM9260：SAM means Smart ARM-based Microcontroller
ATMEL SAMBA：ATMEL Smart ARM-based Microcontroller Boot Assistant
CC2530：TI ChipCon2530
DWC2：Design Ware Controller 2，Apple的嵌入式设备，包括iPad和iPhone都是使用的DWC2
ISP1161：Philips' Integrated host Solution Pairs 1161，“Firms introduce USB host controllers”，https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1290054
Quirks：the attributes of a device that are considered to be noncompliant with expected operation
SL811HS：Cypress/ScanLogic 811 Host/Slave，性能上与ISP1161（Integrated host Solution Pairs 1161）相当
TDI：TransDimension Inc.，该公司首先发明了将TT集成到EHCI RootHub中的方法，这样对于嵌入式系统来说，就省去了OHCI/UHCI的硬件，同时降低了成本，作为对该公司的纪念，Linux内核定义了宏ehci_is_TDI(ehci)；产品UHC124表示USB Host Controller；收购了ARC USB技术；现已被chipidea收购，chipidea又被mips收购
TLV：TI Low Value，高性价比
TPS：TI Performance Solution
TT：Transaction Translator（事务转换器，将USB2.0的包转换成USB1.1的包）