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Type C PD适配器工作原理剖析
--2016.04.14

以下为工程师对Type C PD适配器进行深度技术剖析。

  • 应用场景


  • 以下是Type C PD适配器工作原理剖析

 

第一步,适配器在连接建立后,会通过CC线进行广播,告诉连接的另外一方,适配器能够提供多少种电压以及对应的电流。 Macbook 原装适配器的PD通信波形

Google 原装适配器的PD通信波形

第二步,用电器在获悉适配器的供电能力之后,从中选择一个最适合自己的供电方式,并向适配器发送请求数据包。

3 Macbook发送的Request数据包

第三步,适配器根据用电器的选择,评估自身的能力之后,发送“接受”命令。

适配器发送的ACCEPT PD通信数据包

第四步,适配器进行内部电压变换,并向用电器发送“电源准备好”数据包。

适配器发送的电源切换完毕 PD通信数据包

 

第五步,适配器向VBUS施加协商后的新的供电电压。

如果仅仅是一个进行供电管理。那么PD通信到此就已经完成了电压切换的任务。但是如果供电方不仅仅是一个适配器,而是一个HUB,甚至是支持HDMI输出的HUB,那么,PD将还需要进行更多的协商,以达到系统预设的其他功能。

其中,包括了数据传输角色的转换、VDM通信、DP信号配置等。

6  苹果原装USB DOCK发送的DR_SWAP数据包

7  苹果原装USB DOCK发送的DP Configure数据包

8  苹果原装USB DOCK发送的Enter Mode数据包让Macbook输出DP信号

 


9  苹果原装USB DOCK发送的unstruct VDM数据包属于私有通信

以上波形都来自对实际PD通信过程的监控。


10 某品牌分析仪对DOCKMACBOOK的通信过程进行监控 

11某品牌分析仪对GOOGLE Chromebook 充电过程的PD通信进行监控

 

此监控系统可以为USB PD相关产品的从业人员提供非常有价值的参考,准确掌握PD通信过程的错误信息。

QC2.0的区别:首先从名字上就看一窥端倪,PDPower Delivery,关注的是两个或者多个设备,甚至是一个基于USB接口的智能电网的电能传输过程,电能传输可以是双方向的,甚至是组网的,可以具备系统级供电策略。而QCQuick Charge仅仅关注的是快速充电问题,电能传输是单方向的,不具备电能组网能力,不支持除了供电以外的其他功能。

图12 QC2.0 关注的是一个充电设备和一个被充电设备

图13 USB PD 解决的是一个电能传输网络的平衡问题

综上分析我们可以看出,USB PD不仅为消费类电子带来了形式多样接口应用,还承载着未来消费类电子以及部分家用电器的供电管理智能化的使命,将能够比较好的解决目前供电方式混乱,各种适配器及连接线严重浪费社会资源,污染自然环境的情况。


  • Type C适配器识别部分工作原理

 

 

图13 为PD标准电压电流图示. 来自USB PD工程更改通知 Page 4


图14 
:PD电源其最大功率,应兼容及覆盖其所给定的标准功率(电压电流). 来自USB PD工程更改通知 Page 4


图15: 对PD电源进行枚举说明. 来自USB PD工程更改通知 Page 5


图16:产品解剖图