快充过程中电源适配器与手机是怎么通讯的？

一、快充协议简介

快充，望文生义便是给手机快速充电，经过软/硬件技术手段，调整手机的电压与电流的输入值，然后缩短手机的充电时刻，打破以往传统的5V/1A形式。进步充电速度的方法无非三种：电流不变，进步电压；电压不变，进步电流；电压、电流两者都进步。

跟着商场的需求扩张，现在市道上高电压恒定电流、低电压高电流、高电压高电流三种形式都现已呈现并完善起来。关于这三种形式，每个厂商都有不同的挑选，因而衍生出了多种快充协议。现在较为干流的有PD快充，高通的QC2.0/3.0，联发科的PE协议，oppo、vivo的闪充、华为的SCP等。为标准快充标准，USB-IF(USB标准化安排)发布了USB PD 3.0的重要更新，旨在一统快速充电技术标准计划，而且不允许USB接口经过非USB PD协议进行电压调整，而谷歌也宣告Android7.0以上的手机搭载的快充协议有必要支撑PD协议，更是加快了PD一统快充协议江湖。下面咱们就以USB-PD为例，带你全面知道手机快充。

二、USBPD充电原理

USB-PowerDelivery（USBPD）是由USB-IF安排拟定的现在干流的快充协议之一，它能够使现在默许最大功率5V/2A的type-c接口进步到100W功率。而且能够进行双向乃至组网的电能传输，具有体系级供电计划。

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图 1 USBPD通讯线缆

USBPD通讯经过VBUS上沟通耦合的FSK信号的调制（24MHz）进行半双工通讯,然后完成手机和充电器的充电进程。

SOURCE端和SINK端别离代表适配器端和手机内部芯片SINK操控器,从USB通讯传输视点能够理解为USBHOST（主设备）和USBOTG（做从设备）。

当电缆接通之后，PD协议的SOP通讯就开端在CC线（type-c接口通讯装备通道）上进行，以此来挑选电源传输的标准，此部分由SINK端向SOURCE端问询能够供给的电源装备参数（5V/9V/12V/15V/20V）。

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图 2 包括USBPD协议的Type-c体系充电原理框图

以手机端和适配器的9V充电为例，全体进程如下：

USB OTG端（从设备：适配器端）监控VBUS上电压状况，如果有VBUS的5V电压存在而且检测到OTG的ID脚是1K下拉电阻则阐明该电缆支撑USBPD通讯，此刻通讯进程开端。

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图 3 PD通讯波形电平改动

1.   SINK端建议SOP（开端段），发动SOURSE端USBPD设备管理器，恳求获取SOURSE端能供给的标准材料；

2.   SOURCE端回复能供给的标准列表，即依据USBPD标准解析该音讯得出适配器所支撑的一切电压和电流列表对；

3.   SINK端回复挑选的电压标准，即挑选一个电压和电流对，并带上所需求的电流参数，宣布相应的恳求；

4.   SOURSE端适配器内部解码转化后承受恳求，调整适配器输出，把VBUS线缆上由5V抬升到9V；

5.   手机收到音讯后，SINK端会调整充电电压和电流，待SOURSE端的VBUS线缆抵达9V并到达安稳进行充电；

手机在充电进程中能够动态发送音讯来恳求充电器改动输出电压和电流，然后完成快速充电的进程。

三、USB PD协议解析规划

PD协议的通讯编码为Bi-phase Mark Coded (BMC)，经过CC脚进行通讯，如图所示。

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图 4 BMC 通讯线缆

BMC码是一种单线通讯编码，数据1的传输，需求有一次高/低电平之间的切换进程，而0的传输则是固定的高电平或许低电平。每一个数据包都包括有0/1替换的前置码，一切的PD传输流程，都是以SOP Packet开端，开端码（SOP），报文头，数据位，CRC以及完毕码（EOP）。

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图 5 PD 传输数据

BMC编码的通讯，从数据流的测验节点开端，能够运用剖析仪进行剖析，也能够用带有协议解码功用的示波器进行直接解码，抓取每个数据包，而且取得数据包的报文参数。

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图 6 协议规划

如图所示即为运用示波器在测验节点所获取的CC脚上PD通讯波形。由此可看出，BPD协议的位数较多，解码较为杂乱，而经过示波器的协议解码功用，可将完好报文在短时刻内敏捷解出，大大进步了工程师的工作效率以及直观的体会。

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图 7 ZDS 示波器 USBPD 解码

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图 8 PD 协议操控下的电压抬升进程

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图 9用双 ZOOM 形式剖析 PD 各段解码协议

现在ZDS系列示波器不只能够支撑USBPD的协议解码，而且也支撑QC2.0/3.0协议的解码，能够满意现在干流快充协议的解码需求，而且在其高达512M的大存储机制下，可支撑超长时刻的解码复原实在波形，完好监控通讯进程；且具有双ZOOM剖析功用，可用主时基捕获需求统计数据的波形，经过Zoom1定位一段时刻的特征值，再由Zoom2扩大波形细节，观测瞬时信号改动，大大进步了工程师的测验快捷性。