charles1986

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[原创]USB 快充协议原理图分析

2020-11-2 16:24:34 显示全部楼层
本帖最后由 charles1986 于 2020-11-2 16:27 编辑

一.USB快充协议QC1.0到QC4.0的发展:
1.QC1.0:电压电流提升到5V2A,充电时间缩短40%
2.QC2.0:相比起旧有标准,QC2.0划时代的改变了充电电压,从保持了多年的常规的5V提升至9V/12V/20V,与QC1.0保持相同2A电流下实现了18W大功率电力传输,并且线材不需要特殊处理旧有线材都能够通用。
缺点:增大电压,功率是上去了,效率却下降了。电压每提高一档,效率约下降10%,这些能量大部分转化为热量,所以20V电压档几乎就没人用了,只保留了5V、9V、12V三个档。即便如此还是热的不行,高通也觉得5V到9V步子迈的太大,有点扯到蛋,于是可以以0.2V为单位不断调节直到找到最合适的电压,多大的电压最合适?高通有自己独特的电压智能协商(INOV)算法,这就是QC3.0。

3.QC3.0:在QC2.0 9V/12V两档电压基础上,进一步细分电压档,采用独特的INOV(“智能最佳电压技术”)算法,以200mV为一档设定电压,最低可下探至3.6V最高电压20V,并且向下兼容QC2.0。由于全面使用了Type-c接口取代原来的MicroUSB接口,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%。
QC3.0好是好,可是谷歌不同意啊,你高通单独搞一套怎么行,用我的系统就必须给我用USB PD协议,胳膊扭不过大腿,高通服软,又推出QC4.0。

4.QC4.0: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。

二.USB快充协议:
  QuickCharge3.0/2.0是纯快速充电的协议,专注的只有充电,只能单向电能传输。协议是通过D+,D-手机和协议芯片来通讯进行握手匹配,然后再提高改变V+(输出电压),使充电功率增加,充电就更快。
USB快速充电流程:(需手机端和充电器都支持快充)
1.  手机在d+上加0.6v电压,这时充电器内部d+和d-是联通的,d-也是0.6v。(协议规范要求充电器的数据线D+ D-首先是短接的,且默认输出5V电压。)
2.  在1.35秒后,充电器断开d+和d-的短接,导致d-的电压降到0,这时表示充电器支持协议。
3.  接下来就是手机请求电压,并保持:
在d+加0.6v,d-检测到0v时,输出5v;
在d+加3.3v,d-检测到0.6v时,输出9v;
在d+加0.6v,d-检测到0.6v时,输出12v;
在d+加3.3v,d-检测到3.3v时,输出20v;
在d+加0.6v,d-检测到3.3v时,充电器进入continuousmode 也就是我们称的qc3.0模式。
而classA最高支持12v,classB则最高支持20v

4.  充电器检测到D+和D-上的电压后,就调整充电器的输出电压,如下图:
1.jpg 2.jpg




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moyanming2013

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二哲科技

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二哲科技 2020-11-2 20:40:17 显示全部楼层
这些协议是每个适配器都如此,还是只有手机自己品牌的适配器使用自定义的协议?

charles1986

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charles1986 2020-11-3 10:31:04 显示全部楼层
二哲科技 发表于 2020-11-2 20:40
这些协议是每个适配器都如此,还是只有手机自己品牌的适配器使用自定义的协议? ...

这个是高通的快充协议。苹果的快充协议与高通的快充协议有差别的,但目前很多充电IC都支持高通/苹果/联发科/oppo等快充协议都支持了,过两天我再发表一篇苹果快充协议解剖。
快充技术的四大家族
高通的QuickCharge版(如QC2.0、QC3.0、QC4.0)
联发科版(Pump Express和Pump Express plus)
OPPO 的VOOC技术(SuperVOOC和VOOC)
兼容QuickCharge协议和海思快充协议华为快充技术
后来加入的各类快充技术基本都是基于以上四种:如三星FastCharge、华硕手机的快速充电,这两个穿上高通的马甲;魅族的mCharge则穿上联发科PEP的马甲。
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