本文档深入剖析了USB-PD(Power Delivery)协议的工作原理和技术细节,旨在帮助工程师和开发者更好地理解和应用这一先进的充电技术。
USB Power Delivery(PD)是一种高速充电标准,通过在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。与Quick Charger 2.0不同的是,USB PD使用24MHz的FSK信号,并利用低通滤波器去除这些信号以避免影响Power Supply或USB Host的VBUS直流电压。
USB PD的工作原理可以分为六个步骤:
1. USB OTG的PHY监控VBUS电压。如果检测到OTG ID脚是通过一个1K下拉电阻连接,则表示该电缆支持USB PD。
2. USB OTG按照BCS V1.2标准进行充电器探测,并启动USB PD设备策略管理器,后者检查VBUS直流电平上是否耦合了FSK信号。如果存在这样的信号,它将解码消息并确定是CapabilitiesSource消息。
3. 策略管理器根据用户配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流组合,并将其加入到Request消息的payload部分。然后策略管理器会把FSK信号耦合在VBUS直流电平上。
4. 充电器解码接收到的FSK信号并发送Accept消息给OTG,同时调整供电设备的输出电压和电流。
5. 一旦接收到来自充电器的Accept消息,则可以根据需要调整充电IC的工作参数(如电压、电流)来开始或改变充电过程。
6. 在整个充电过程中可以随时通过动态地发送Request消息请求变更输出电压或电流值,从而实现高效快速充电。
目前已有许多芯片制造商推出了USB PD芯片产品。随着TYPE-C接口的普及,USB PD 2.0标准已成为其中的关键部分之一,它不仅支持高速数据传输还能够提供更高效的电力供应解决方案。USB PD 2.0技术的应用将有助于解决现有适配器和连接线规格不统一的问题,并通过简化充电设备提高环保效益和社会资源利用效率。此外,这项技术还将改善我们日常使用的电子产品的供电状况,使其更加便捷与绿色化。