USB PD3.0重磅升级,PPS收编QC4.0

发布日期:2017-02-02 | 点击: | 字号:

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1 基于USB PD 3.0PPS技术规范

   鸡年春节期间,USB-IF组织发布了USB PD 3.0的重要更新,正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply),成功收编了高通的QC4.0,并与我朝工信部的泰尔实验室达成了共识,预计将与国标实现统一。至此,2016年风起云涌的快速充电标准之争告一段落,将于2017年进入统一标准,快速发展的道路。业界厂商也将很快推出支持PPS技术的芯片和解决方案。由于PPS实际上属于AnyWatt可编程电源技术的子集,因此支持AnyWatt可编程电源技术的LDR6022芯片(资料下载)将会在2017年3月份完成对PPS的升级支持,有望成为全球首颗支持USB PD3.0和PPS的芯片。而消费者,终于可以期待在2017年开始享受适配器大统一带来的便利了。
  为了让大家更快地了解PPS,本文将简要介绍一下这个神奇的PPS技术架构。以及PD3.0的其他重要升级。当然,纯属个人解读,谬误难免,仅供参考,有指正意见欢迎加我微信13510191269。

  第一, USB-IF为什么要推出PPS?
  2014年,智能手机进入大屏时代,原有的5V2A micro usb充电极限已经无法满足用户的需求。但是,作为USB协议的制定者USB-IF却没有给出解决办法。这为后来的快速充电技术标准混战埋下了伏笔。于是,高通利用自己的行业地位,开始力推QC2.0和QC3.0,向9V/2A, 12V/1.5A快速充电技术路线进发。但是,不同于非盈利组织定位的USB-IF,高通发布的技术标准都是围绕自己的产品生态和商业利益展开的。因此,纷争不可避免,战火从此点燃。OPPO,MTK,华为,TI等公司相继推出了自己的快速充电标准,试图分得一杯羹。

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2 高通公司的QC认证标志

   这种局面是谁都不希望看到的,毕竟,浪费社会资源,造成电子垃圾污染,有悖于这些大公司的社会责任。那么谁来结束纷争呢?必须是要一个没有自身商业利益的组织来实现。于是,USB-IF在原有的USB PD2.0和USB PD3.0基础上,通过与高通、泰尔实验室以及国内主流手机厂商的多方沟通。终于推出了PPS来满足各方的诉求(或者说是互相妥协),并明确规定,USB接口不允许通过非USB PD的协议来实现电压调整。从此,快速充电标准,有望走向统一。各家原有的旧的标准,只要不违背原则的,可以在PPS基础上保持向下兼容。再有离经叛道者,那就由它自己去面对该有的社会责任了。

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3 苹果公司的C to Lightning连接线

  说到这里,大家一定会好奇,Apple会不会成为独立于联盟之外的部落。从笔者的角度看不会,因为Apple已经推出了PD to Lightning的转接线,在12吋的IPAD上实现了USB PD快速充电。是否把这项技术应用到Iphone上,仅仅是Apple的喜好而已。作为USB TYPE-C和USB PD推广的急先锋,我相信APPLE仅仅是在等待时机。


第二, PPS能够解决什么问题?
  1. PPS让USB接口的输出电压范围,从5V扩展到3.0V~21V。
这是一个很重要的改动,因为快速充电存在着高压小电流和低压大电流两大派系。从3.0V~21V的供电范围,让PPS可以满足各种技术流派的快速充电。
  2. PPS可调整电压幅度为20mV,可以实现低压大电流直充。
20mV一档的电压调整幅度,让低压大电流直充方式成为可能,实际上关于这个技术的争议很大,因为有部分手机厂商希望直接在适配器上实现恒流直充控制,而不是放在手机端。但是USB-IF终究没有同意这一点。主要考量是,恒流机制可能导致某些情况下,输出电压的剧烈波动,不利于手机内部的Bypass路径管理,及手机内部基带模块的供电安全。
  3. PPS有脉动机制,保证充电过程的安全性。
PPS一旦进入大电流模式,安全性变得非常重要,因此PPS协议规定,最少每10S,负载和适配器之间要保持一次脉动沟通,避免充电过程失控。


第三, PPS是全部吗?
  从PPS目前的架构,为手机充电提供了非常好的的解决方案。但是,通过前面的分析我们知道。它其实是对USB PD协议的一个升级补丁,一个多方角力的结果。而USB PD,关注的应该是Power Deliver,而不仅仅是充电。既然是供电,那就应该包括三种常见的供电方式,恒压、恒流、恒功率。PPS仅仅实现了恒压供电,仍然是有局限性的。事实上,在PPS推出之前,业界一些比较前沿的公司就已经在尝试发布比PPS更完善的,同样是基于USB PD的供电方法。例如乐得瑞推出的免费协议AnyWatt可编程电源技术,可以实现3V~20V范围内,恒压,恒流,恒功率任意可调的方式。已经取得了很好的商用价值,当然,PPS发布后,AnyWatt就自然兼容了PPS,让PPS成为了AnyWatt可编程电源技术的一个子集。
  除了PPS以外,此次USB PD3.0的升级还包括了不少与IEEE相关的信息(USB PD已经有点过界了,管到了IEEE的领域去了,所以有必要遵循IEEE的标准),包括了Country Code,Country Information message,Manufacturer Information Message等,这些信息有助于针对不同国家的电网特性进行EMI和EMC处理,例如陷波滤波器的特征频率设置等。最让笔者看重的,除了PPS之外,其实是Status Message, 用于标志系统当前是否有外接电源,AC还是DC接入,电池情况,工作温度情况等。这个功能的增加,将会为USB PD成为智能供电标准提供重要的支撑,解决诸如两个笔记本电脑接在一起,该谁给谁充电的问题,备用电池接上笔记本电脑,该谁给谁充的问题,智能供电网络中的供电方向和负载平衡问题等。

 

4 基于USB PDAnyWatt技术的智能供电网络

   可以说,此次USB PD 3.0的更新是振奋人心的,是一个真正意义上的成长。说实话,笔者看到上一版的USD PD 3.0是很失望的,甚至连把产品升级为USB PD 3.0的动力都没有(请参考,升级还是权谋?从USB PD 2.0到USB PD 3.0)。但是这次不同了,我们将以最快的速度,把技术和产品全部升级到USB PD 3.0,点击下载PPS支持芯片LDR6022芯片资料

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