Der Grund, warum Handys so schnell aufgeladen werden, ist die Schnellladung. Wir alle kennen das Schnellladen, aber wissen Sie, wie es funktioniert?
Die auf dem PD-Protokoll basierende Ladeschaltung kann den AC/DC-Teil unverändert lassen, aber den QC-Protokoll-Controller durch einen PD-Controller ersetzen.
Was ist das PD-Schnellladeprotokoll?
Das PD-Ladeprotokoll ist ein von der USB-IF-Organisation angekündigtes Stromübertragungsprotokoll. Es kann die derzeitige Standardhöchstleistung der Typ-C-Schnittstelle von 5V/2A auf 100W erhöhen. Gleichzeitig kündigte Google an, dass das Schnellladeprotokoll, das von Mobiltelefonen ab Android 7.0 unterstützt wird, das PD-Protokoll unterstützen muss, um den Schnelllademarkt zu vereinheitlichen.
Was bedeutet das PD-Ladeprotokoll?
Was bedeutet das PD-Ladeprotokoll?
USB-Power Delivery (USBPD) ist eines der derzeit gängigsten Schnellladeprotokolle und eine von der USB-IF-Organisation entwickelte Schnellladespezifikation. USB-PD erhöht die Stromversorgung über USB-Kabel und -Stecker und erweitert die Möglichkeiten der Stromversorgung über den Kabelbus in USB-Anwendungen. Mit dieser Spezifikation können höhere Spannungen und Ströme mit einer maximalen Leistung von 100 Watt erreicht werden, und die Richtung der Leistungsabgabe kann frei geändert werden.
| Technologie | Spannung | Aktuell | Maximale Leistung | Datum der Veröffentlichung | SoC-Modelle |
| QC 1.0 | 5V | 2A | 10W | 2013 | Snapdragon 600 |
| QC 2.0 | 5V, 9V, 12V | 2A, 2A, 1,67A | 18W | 2015 | Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808, 810 |
| QC 3.0 | 3,6V bis 20V, 200mV dynamische Anpassung | 2,5A oder 4,6A | 22W | 2016 | Snapdragon 427, 430, 435, 617, 620, 625, 626, 650, 652, 653, 820, 821 |
| QC 4.0 | ? | ? | 28W | 2017 | Snapdragon 835, 660, 636 |
| QC 4.0+ | 5V, 9V (USB-PD), 3V bis 5,9V oder 3V bis 11V, 20mV-Schritte (optionales USB-PD 3.0-Netzteil), 3,6V bis 20V, 200mV-Schritte (QC-Ladegerät) | 3A (USB-PD), 2,5A oder 4,6A (QC) | 27 W (USB-PD) | 2017 | Snapdragon 845 |
Die Beziehung zwischen USB PD und Typ-C
Man spricht oft von USB-PD und Typ-C zusammen und nennt Typ-C-Ladegeräte sogar PD-Ladegeräte. USB PD und Typ-C sind eigentlich zwei verschiedene Dinge. USB PD ist ein Schnellladeprotokoll, während Typ-C eine neue Schnittstellenspezifikation ist.
Die Typ-C-Schnittstelle unterstützt standardmäßig maximal 5V/3A, aber nach der Implementierung des USB-PD-Protokolls kann die Ausgangsleistung auf bis zu 100W erhöht werden. Daher unterstützen jetzt viele Geräte mit Typ-C-Schnittstellen das USB-PD-Protokoll.
Vorteile des PD-Schnellladeprotokolls
PD steht für "Power Delivery", was sich auf die Stromübertragung zwischen zwei oder mehreren Geräten oder sogar einem intelligenten Netz auf der Grundlage der USB-Schnittstelle konzentriert. Die Stromübertragung kann bidirektional und sogar vernetzt sein und eine Stromversorgungsstrategie auf Systemebene haben. QC steht für Quick Charge, das sich nur auf das schnelle Aufladen konzentriert. Die Stromübertragung ist unidirektional, kann nicht vernetzt werden und unterstützt außer der Stromversorgung keine weiteren Funktionen.
Natürlich verstehen viele Menschen auch nach der Lektüre noch nicht die Bedeutung des Protokolls. Einfach ausgedrückt: Wenn das PD-Protokoll populär wird, können Sie zu den guten alten Zeiten zurückkehren, als Sie nur ein Ladegerät brauchten, um alle Ihre Mobiltelefone zu Hause aufzuladen. Noch besser ist, dass dieses Ladegerät auch Ihren Computer und Ihr Tablet aufladen kann, und das Mobiltelefon kann auch in eine mobile Stromquelle verwandelt werden.
Kommunikationsprinzip der USB-PD-Schnellladung
Bei der USB-PD-Kommunikation wird die Nachricht der Protokollschicht in ein 24-MHz-FSK-Signal moduliert und an den VBUS gekoppelt, oder das FSK-Signal wird vom VBUS abgenommen, um die Kommunikation zwischen dem Mobiltelefon und dem Ladegerät zu realisieren.
Wie in der Abbildung unten dargestellt, wird der 24-MHz-FSK bei der USB-PD-Kommunikation über den Koppelkondensator cAC-Coupling an den Gleichstrompegel von VBUS gekoppelt. Um zu verhindern, dass der 24-MHz-FSK die VBUS-Gleichspannung von PowerSupply oder USBHost beeinflusst, wird ein Tiefpassfilter aus zIsolationsinduktoren in die Schleife eingefügt, um das FSK-Signal herauszufiltern.
Das Prinzip von USB-PD wird wie folgt erklärt, wobei als Beispiel angenommen wird, dass sowohl das Mobiltelefon als auch das Ladegerät USB-PD unterstützen:
1) Der PHY von USBOTG überwacht die VBUS-Spannung. Wenn eine VBUS-Spannung von 5V anliegt und festgestellt wird, dass der OTGID-Pin ein 1K-Pull-Down-Widerstand ist (nicht im OTG-Home-Modus, der ID-Widerstand des OTG-Home-Modus ist kleiner als 1K), bedeutet dies, dass das Kabel USBPD unterstützt;
2) USBOTG führt die normale BCSV1.2-Ladegeräteerkennung durch und startet den USBPD Device Policy Manager. Der Policy Manager überwacht, ob das FSK-Signal mit dem Gleichstrompegel von VBUS gekoppelt ist, und dekodiert die Nachricht, um die CapabilitiesSource-Nachricht zu erhalten. Er parst die Nachricht gemäß der USBPD-Spezifikation, um eine Liste aller Spannungs- und Strompaare zu erhalten, die vom USBPD-Ladegerät unterstützt werden.
3) Das Mobiltelefon wählt ein Spannungs- und Strompaar aus der CapabilitiesSource-Nachricht entsprechend der Konfiguration des Benutzers aus und fügt das Spannungs- und Strompaar zur Nutzlast der Request-Nachricht hinzu. Der Policy Manager koppelt dann das FSK-Signal an den VBUS-Gleichstrompegel.
4) Das Ladegerät dekodiert das FSK-Signal und sendet eine Annahmemeldung an das Telefon, während es die Gleichspannung und den Stromausgang des PowerSupply anpasst;
5) Das Mobiltelefon empfängt die Annahmemeldung und stellt die Ladespannung und den Ladestrom des Ladegeräts ein;
6) Während des Ladevorgangs kann das Mobiltelefon dynamisch eine Anforderungsnachricht senden, um das Ladegerät aufzufordern, die Ausgangsspannung und den Strom zu ändern, wodurch ein schneller Ladevorgang erreicht wird.
