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1.PD协议是Power Delivery的简称,简单来说是一种快速充电标准。USB-Power Delivery(USBPD)是目前主流的快充协议之一。是由 USB-IF 组织制定的一种快速充电规范。。USBPD 透过 USB 电缆和连接器增加电力输送,扩展 USB 应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流,输送的功率最高可达 100 瓦,并可以自由的改变电力的输送方向。

USBPD 和 Type-C 的关系。经常会有人把 USBPD 和 Type-C 放在一起谈,甚至就把 Type-C 充电器叫做 PD 充电器。USBPD 和 Type-C 其实是两码事,USBPD 是一种快速充电协议,而 Type-C 则是一种新的接口规范。Type-C 接口默认最大支持 5V/3A,但在实现了 USBPD 协议以后,能够使输出功率最大支持到前文提到的 100W。所以现在许多实用 Type-C 接口的设备都会支持 USBPD 协议。

2.PD协商

2.1 PD协商通过功率提供者(provider)和功率消费者(Consumer)之间的信息交换完成的,功率提供者如手机充电器,功率消费者如手机。

USB 接口功能定义

DFP:Downstream Facing Port。是下行端口,通常这种端口在Host上或者在USB的Hub上

UFP:Upstream Facing Port。是上行端口,通常这种端口在device上或者连接host的hub上

USB PD协议规定CC(Configuration Channel)作为PD协商信息交换的引脚

2.2 PD协商的全过程

如图1(下面的描述Provider简化为P,Consumer简化为C)

1. P首先发起PD协商,向C发送P具有的Power能力的消息,也就是P支持哪些功率类型

2. C收到P发送的Power能力的消息后,分析P的Power能力并选择其中一个Power配置发送给P

3. P收到C请求的power配置,决定是否接受这个请求

4. 切换到C请求的Power配置并通知C

整个过程在都需要做循环冗余校验,如果校验失败,消息会被忽略。如果通信错误持续,通信过程将会被软重置并重新建立连接,如果错误仍然持续,那么系统将会被硬重置。

2.3包含PD协议的Type-C 系统从Source到SINK的系统框图大致如下:

在Source的内部包含了一个电压转换器,且受到PD控制器控制,他会根据输入电压的条件以及最高可输出规格需求,此电压转换器可以是BUCK、Boost、Buck-Boost或者反激转换器。整个通信过程都在PD控制器的管控之下,USB PD还有一个开关,用于切换VCONN电源(电缆包含电子标签时用到)。

当电缆接通之后,PD协议的SOP通信就开始在CC线上进行,以此来选择电源传输的规格,此部分由Sink端向Source端询问能够提供的电源配置参数(5V/9V/12V/15V/20V)。

2.4 如下波形为SINK 控制器申请一个9V电压输出的例子:

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