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pd充电协议是什么？什么是USB-PD快充？

pd协议快充什么意思USB-PowerDelivery(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 。

USBPD的发展前景 。USBPD现在已经发展到了USBPD3.0版本 。在谷歌的推动下目USBPD已经收编了高通的QC快充协议，并获得了中国工信部的支持 。有望在不久统一目前混乱的快充市场 。
1、什么是USB-PD快充
USB-PD 是由 USB-IF 组织制定的一种快速充电规范，是目前主流的快充协议之一 。USB-PD 快充协议是以 Type-C 接口输出的，但不能说有 Type-C 接口就一定支持 USB-PD 协议快充 。
市面上常见的PD充电器，以Type-C作为输出接口其实我们身边很多手机/笔记本早就支持USB-PD快充了，从2017年苹果的iPhone 8(Plus)、iPhone X 起 就开始支持USB PD快充, 不过需要自行买USB C to Lighting数据线 。安卓阵营也是从2017年华为Mate 10、小米MIX 2s 起开始支持 USB PD 快充 。Mate 20 Pro是Type-C 接口，支持 PD 快充
2、PD充电器硬件结构
基于PD协议的充电器电路可以维持AC/DC部分不变，只是将QC协议控制器替换为PD控制器，比如Cypress半导体的CCG2(type-cControllerGeneraTIon2) 。CCG2是最早通过USB-IF认证的PD控制器之一，内部包含ARM®Cortex®-M0处理器和完备的PD协议收发器，可以满足充电器，主机，附件，EMAC线缆等各种支持type-c口的应用，在苹果，联想，HP，Dell，小米，乐视等一线品牌客户都有众多的量产案例 。
采用CCG2PD控制器和DialogAC/DC控制器的充电器电路简图如图2所示，CCG2通过Type-C口的CC信号和手机AP进行PD协议沟通，然后通过PWM控制光耦将电压和电流需求反馈到AC/DC进行输出调节 。CCG2会通过采样VBUS来保证PD协议状态机的可靠运转，并且根据PD状态通过MOSFET控制VBUS的通断 。另外CCG2也可以通过D+/D-支持QC3.0协议，在同一个Type-C口上实现PD和QC的共存(实际工作时两者不能同时起用，用户可以定义优先级和使能策略) 。PD快充除了可以进行调压充电，还可以进行电流调节，实现电流精调或者大电流充电甚至直充 。
CCG2可以使用内部ADC进行电压电流采样，进行闭环控制和OVP/OCP/UVP保护 。CCG2的保护机制是软件控制的，因此实时性不够，可以充当AC/DC控制器保护的辅助或者冗余 。Cypress的第三代PD控制器CCG3在精简BOM的同时，集成了内部硬件的OCP/OVP等保护机制，提高了ADC精度，提供了最优的大电流直充方案，已经在多个手机客户开始了评估设计 。
3、pd充电协议是什么
PD充电协议是USB-IF组织公布的功率传输协议，它可以使目前默认最大功率5V/2A的type-c接口提高到100W，同时谷歌宣布Android7.0以上的手机搭载的快充协议必须支持PD协议，意在统一快充市场 。
4、USB PD快速充电通信原理
USBPD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 。
US BPD的原理，以手机和充电器都支持USBPD为例讲解如下：
1)USBOTG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)USBOTG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 。
5、PD快充协议优势
USB-PD 快充协议可以透过 USB 电缆和连接器增加电力的输送，扩展USB应用中的电缆总线供电能力，从而达到提高充电电压或电流的目的，并且可以自由改变电力的输送方向 。
Type-C 接口默认最大支持 15W (5V/3A)，但是在实现了 USB-PD 协议以后，能够使输出功率最大支持到 100W (20V/5A) 。所以现在许多实用 Type-C 接口的设备都会支持 USB PD 协议 。
PD是PowerDelivery，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QC是QuickCharge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 。
目前支持PD协议的设备还比较少，已知的仅苹果的newMacbook、魅族和HTC手机的几款高端型号、谷歌笔记本等少数设备，但是星火之势，终可燎原，而且国内也渐有厂家推出了PD协议的充电头，比如笔者刚入手的这个奥睿科PD充电器TSM-1U 。ORICOTSM-1U使用了瓷白的PC材料外壳，整体偏向正方形，采用的是两段化设计，大部分为光滑表面，接近插头的地方为磨砂处理，增加和手的接触阻力，易于插拔，而光滑处能防污和提高产品颜值 。
6、 与其它充电协议的关系
USB-PD 协议与其它厂家的快充协议并不是同等的关系，而是包含与被包含的关系 。在 USB-IF 发布的 PPS (快速充电技术规范)里，USB-PD 3.0 协议已经包含了高通 QC 3.0 与 4.0，华为的 SCP 与 FCP，MTK 的 PE3.0 与 PE2.0，还有 OPPO 的 VOOC。
通过以上我们可以看到USB-PD 协议的强大，这也是近年来手机和笔记本快速普及Type-C接口并支持 USB-PD 快充的原因 。当然，SSK飚王的Type-C 扩展坞也没有缺席 支持PD快充，不然怎么能适配好手机和电脑呢 。
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