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18W/45W/65W PD电源适配器和18W QC3.0快充
PD电源适配器就是带有PD协议的电源适配器,那什么是PD协议呢?PD全称Power Delivery,中文意思为电源传输管理.PD充电协议是USB-IF组织公布的功率传输协议,USB-Power Delivery可以将type-c接口提高到100W.
USB- Power Delivery（USB PD）是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.USB PD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.
首先我们来了解下快速充电协议的发展:
2011年8月,USB-IF发布了极具革命性意义的TYPE-C 1.0接口标准和USB PD2.0标准,创新性地实现了在专用的通信线CC上,进行USB PD通信信号传输.
2011年2月,USB-IF发布了USB PD3.0的重要更新,旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply),实现对高通QC4.0/3.0,联发科PE3.0/2.0,华为/OPPO等方案的收编.
2011年10月,iPhone8,iPhoneX发布,宣布支持PD快充协议,PD电源适配器普及步入快车道
USB-IF推广PD充电协议的目的是统一快速充电协议,从市场的变化来看,也正在朝这个方向发展,高通QC4.0协议和MTK3.0协议都采用了PD3.0的PHY层设计.不过可以预见,从多协议并存到统一至少还需要一段时间,在此期间,多协议仍然是配件市场的发展主流,而在众
多协议之中,PD协议将会是客户的硬性指标.
目前市面上PD电源主要有硬件SOC,软件SOC,MCU+DC-DC三种架构：
软件SoC架构是把MCU和DC-DC集成在同一颗SoC芯片上,既满足灵活性的需求,也有集成度高,外围器件少的特点.但MCU和DC-DC两种技术的发展路线完全不同,工艺差异也很大,要在同一颗芯片上集成MCU和DC-DC,做到高可靠性难度非常大.目前,还没有特别成熟稳定
的软件SOC PD芯片.因此,建议谨慎选用软件SOC的架构的PD电源适配器方案.
硬件SOC架构把PD协议固化成硬件,具有成本低,开发速度快的特点.很多人认为在不追求功能多样化的情况下,硬件SOC是最好的选择,这往往是他们忽略了PD协议的发展过程以及PD协议的完整性.PD协议的完整性,在于提供了电能和数据,音视频传输的完整协议框架
,同时又留有VDM,即自定义数据包功能,让企业可以进行私有协议处理,以及电池管理,固件升级,私有加密等,所以各家产品依然有协议的“私有”成份存在,未完全统一.因此,即便你的产品过了认证,也未必能兼容市面上的所有设备.也许有人会说,我的产品已
经获得了USB-IF的认可,不兼容那是设备的问题,不是我产品的问题.然而,终端用户并不会考虑你的产品认证不认证,只会看你的产品能不能给自己的终端进行充电.所以从PD协议的发展过程以及完整性考虑,目前并不推荐选用硬件SOC设计PD电源适配器产品.
目前看来,PD产品的成熟周期至少需要2-3年时间,在此之前,PD协议的灵活性对于产品的兼容性尤为重要,而能够同时兼顾可靠性与兼容性的架构正是MCU+DC-DC架构.目前市面上的一线主流PD半导体厂商,如赛普拉斯,TI,芯海科技等,皆是采用MCU+DC-DC的架构.
相对于其它的架构,MCU+DC-DC架构主要特点是：
MCU性能强大,协议全,升级空间大
MCU+DC-DC架构都会选用性能强大的MCU作为主体,以芯海科技的Smart PD MCU CSS32G020为例,选用ARM? Cortex-M0内核,支持PD3.0 PPS等各种常用的快充协议.芯片集成多种协议PHY层,通讯内容可通过软件进行升级,可以适应市面上的多种手机的快速充电需求.
对于目前的PD电源适配器一般都是两种接口存在,USB A接口与USB C接口.从功能定义角度出发,对于PD电源适配器核心功能是PD快充.
进入快充时代,电源适配器的定义再也不会像传统电源适配器那样功能单一,不同的客户对于多口控制的逻辑需求会不一样,另外还有显示方式,报警方式,控制方式都会有不同的需求.而对于功能定制化,恰恰是MCU的传统强项,可以支援到客户的多样化需求.
传统的电源产品,如果因为兼容性,协议升级,客户修改变更等问题,需要升级固件,只能回收-拆壳-重新烧写固件,成本非常高.PD3.0 V1.1定义了固件升级功能的规范,就是为了解决这个问题,是PD3.0对PD2.0的一个重大升级.由于PD协议具有发展速度快和允许私
有化的特性,固件升级的需求会更多.
芯海对于固件升级采取的方案是：通过TYPE-C接口升级固件.如果遇到需要升级固件的情况,无需拆机,把产品通过数据线连接到PC就可实现升级,这是硬件SOC架构所无法比拟的.
开发成本高,一直是MCU+DC-DC方案的痛点.特别是PD协议动辄上百页的英文资料,对软件工程师是一个很大的挑战.为了解决客户的这个痛点,芯海科技专门推出了Smart PD图形化开发工具.用户无需了解PD规格的细节,也不用学习软件开发,只做简单的勾选配置,就
可以完成PD电源适配器的软件开发.可以设置的内容包括PDO,RDO,VDM,企业专用VID,PID,TID等信息,以及电源适配器的各项参数,譬如：过流值,过压值,温度保护参数,电池内阻参数,显示方式等.
从PD协议的发展过程以及完整性考虑,最适合PD电源适配器设计的架构是MCU+DC-DC架构.在PD协议完全统一快充之前,支持固件升级,配合图形化开发工具,是开发PD电源适配器的最佳选择.
PD扩展来就是power delivery,也就是快速充电技术,网上所说的PD电源,PD电源适配器,type-c充电器,快充电源其实大多说都是一个意思.但是PD电源适配器又远远不止快速充电那么简单,除了具有充电快的特点以外,他还具备传统电源适配器不具备的一些其他优势
.具有PD功能的Type-C 能让充电变得无处不在.比如,你可以用同一个充电器,去给电脑,手机,电源适配器充电; 你也可以让手机,平板,笔记本电脑相互分享电.分享电时你可以改变供电的方向等.根据PD充电协议发展,将来你可以把车载蓄电池,电动车的锂电池
,以及便携式设备的锂电池都当做充电宝,为你手机充电,提供应急之需.简而言之PD电源可以让做到电源共享,你更加便捷的的获得电源.带pd的电源PD3.0快充协议,支持PPS,QC3.0/4.0,自动识别6种电压.
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