Understand the difference between PD protocol and QC protocol

PD协议芯片资料链接

充电技术应考虑的问题

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PowerSupply或者USBHost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。

USBPD的原理，以手机和充电器都支持USBPD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OTGID脚是1K下拉电阻（不是OTGHost模式，OTGHost模式的ID电阻是小于1K的），就说明该电缆是支持USBPD的；

2）USB-OTG做正常BCSV1.2规范的充电器探测并且启动USBPD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USBPD规范解析该消息得出USBPD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PowerSupply的直流电压和电流输出；

5）手机收到Accept消息，调整ChargerIC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。

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（5V20A）。因此，拥有USBType-C端口并不意味着它支持USBPD。


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