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USB Type C接口的充电功能介绍

jf_78858299 来源:吃面小哥 作者:吃面小哥 2023-04-04 14:27 次阅读

随着Type-C接口在手机电脑等便携设备上普及,日常使用中或许会遇到如下问题。

  1. 为什么这个Type-C充电器充电这么慢?
  2. 电脑的Type-C充电器能给手机充电吗?
  3. PD充电?Type-C充电?有什么区别?

要解答以上几个问题,就得了解一下基本设计了。

快充 VS 慢充

普通充电,使用USB Type-A Standard接口转USB Type-B Micro接口的连接线给手机充电。

充电头端的USB Type-A Receptacle作为电源输入端,连接手机端的USB Type-B Micro接口作为电源输出端。

在没有充电协议的加持下,充电器最大只能对外提供5V@900mA(USB3.0 是 900mA,USB2.0是500mA)的充电功率。

这是USB Type-A/B接口的硬件设计规范,那么这样的设计最大提供 4.5W的充电功率。

使用USB Type-A Plug 转USB Type-C Plug的连接线给手机充电。

充电头端的USB Type-A Receptacle作为电源输入端,连接手机端的USB Type-C接口作为电源输出端。

Type-C接口规定,Power Source端供电能力取决于cc上的Rp电阻。

Power Sink端cc下拉Rd=5.1K,根据cc分压即可确定Power Source端的供电能力。

一般来说,Type-A Plug转Type-C Plug的连接线,Type-C端的Rp会声明其支持5V@3A的供电,但是得配套专用的充电头。

由于转接线和充电头可能不是配套的。如果充电头端的USB Type-A Receptacle只能提供5V@900mA,那么即使转接线Type-C Plug端Rp声明为 5V@3A,也没法给手机最大提供5V@3A的充电功率,还有可能损坏充电头。

在没有充电协议的加持下,Type-C转接线最大可以支持 5V3A的充电功率,即最大15W的充电功率。

这就是Type-C充电,属于硬件设计规范。

快速充电

实际上,不管是Type-C接口,还是Micro USB接口,都出现过支持超过硬件接口设计规范充电功率产品。

这些都是快充协议的功劳,而且大都是利用转接线中的USB2.0 D+/-两个线完成通讯。

注意,这里的通信不是USB通信,只是利用D+/-两根线,设计的通讯协议而已。这种协议属于私有协议,各家设计均不相同,详细协议此文不作介绍。

但是,快充的原理都是通过私有协议协商后,充电器端会提高充电电流或者充电电压,以满足设备快充。

手机市场巨大,各家虽然都采用同样的Type-C接口作为充电接口,但是基本都设计了自家的私有快充协议。

图片

关于手机的快充,有三点是关键。充电头、充电线、充电设备。

以某手机为例,支持最新的FCP快充协议,在使用原装充电器和充电线的情况下,最大支持66W充电,就是所谓的超级快充。充电电压达到11V,充电电流最大达到6A。

连接充电后,首先充电头端会发起FCP快充识别协议,同时充电线的接头里面也设计有识别IC。当充电头通过FCP协议正确识别了手机和充电线后,手机充电才会进入超级快充。

为了实现66W超级快充,充电线材需要承受6A的大电流,因此必须设计一个识别 IC,防止使用普通线材发热起火(充电线接口也设计为橘黄色和普通线材做出区分)。

当使用的充电头,或者充电线不是原装的,都只能实现普通充电模式。手机同时支持PD快充,显示为快速充电。原装充电器加充电线才会显示为超级快充。

这就是为什么充电器或者充电线不原装的话,充电速度很慢的原因。

PD快充

PD全称Power Delivery,是USB-IF协会设计并推广的一种快充协议,以解决移动电子设备快充协议混乱的局面。当前PD3.1协议可以最大支持 240W的充电功率,几乎涵盖了所有的移动电子设备。

支持PD快充,必须采用USB-C to USB-C的连接线,因为PD快充是基于PD协议实现的。

PD协议是在Configuration Channel上实现的,即下图中的A5或者B5。

USB Type-A转 USB Type-C充电线中是没有cc通讯的。

图片

如下图,当充电设备通过USB-C to USB-C的充电线连接后,双方的cc都会连接。

经过Power Negotiate后,充电器端会提高供电电压或者电流,以实现快充。

图片

图片来源于USB协会官网开源技术文档

PD在Power Negotiate上比较简单。如下是笔记本电脑的Type-C接口上的cc 通讯。

  1. Power Source端发送Source Capability(包含1-4组Power Level)
  2. Power Sink根据自身需求请求一组合适的Power Level
  3. Power Source安装 Power Sink请求提升电压,设置限流阈值即可

图片

抓取PD通信波形,以及Vbus变化情况,如下图。

图片

当然,PD协议不仅仅会完成Power Negotiate,还会继续完成AltMode配置,实现DP、TBT、USB4、PCIe 等高速协议的通道配置。

笔记本的充电需求一般在45W-90W,因此Type-C接口就是第一选择,同时支持 PD快充协议。

一个USB-C口就可以实现USB+DP+PD全功能。

显然笔记本电脑使用的 Type-C充电器也采用了PD快充协议,其对外有 4 组供电等级声明。

那么用它对手机充电时,手机请求合适的充电等级即可。

多协议兼容

私有协议各有优势,但是互不兼容。当Power Source端和Power Sink端的快充协议不一致,那么就犹如鸡同鸭讲,无法实现快充了。

事实上,私有快充协议不兼容问题已经有工程师提出了解决方案,那就是多协议解码器。

通信协议实质上就是一定规则的电平变化,那么使用软件配合 MCU 必然可以实现多协议兼容。如果Power Source端或者 Power Sink 端采用了多协议解码器,就如同学习了多门“方言”。不管是“广东话”还是“陕西话”,协议解码器都能“说” 或者 “听”。

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    什么是<b>USB</b> <b>Type-C</b><b>接口</b>它的特点是什么

    关于Type-C接口的隐藏功能你知道吗

    现在我们的国产手机也是非常的棒,手机不断更新,甚至充电接口都在改变,现在最新一代的手机接口应该是Type-C接口,许多国内手机都在使用Type-C接口,为什么都喜欢使用Type-C接口
    发表于 07-10 10:58 2400次阅读

    Type-C接口除了充电还有很多别的功能

    对于Type-C接口,我相信大家都很熟悉。自从乐视推出第一款USBType-C手机15年以来,越来越多的手机已经切换到Type-C接口。但是,除了Type-C接口的“自由插入”之外,没有多少人能够理解其他用途。
    发表于 07-11 11:52 2098次阅读

    USB Type-C接口充电快的原因是什么

    在手机市场中,似乎USB Type-C接口成为了市场主流,但是苹果公司依然在使用Lighting接口
    发表于 08-30 17:06 6103次阅读

    关于Type-C接口的隐藏功能你都知道哪些

    现在很多主流手机厂家都逐渐取消了这些传统的USB接口,换成了Type-C,这种接口也普遍收到大家欢迎,因为不仅可以支持快充,充电时还不用特地区分正反面,其实笔者想问一句,你们真的认为Type-C接口有快充这一功能吗?
    发表于 10-08 11:47 1864次阅读

    Type-C接口除了方便充电还有什么功能

    随着人们生活质量的提高,在现在社会中,人手一部手机已经是一件很正常事情了。手机的接口已经从Micro USB接口逐渐演变成了Type-C接口,其中,带给我们清晰的好处,就是在充电时候再也不用分清正反面了。
    发表于 10-10 11:21 1083次阅读

    USB Type-C拓展坞方案特点及相关信息

    USB Type-C 拓展坞主要用于Type-C接口功能扩展,可方便实现Type-C扩展USB3.0接口,DP/VGA/HDMI显示接口Type-C充电口等应用。
    的头像 发表于 10-16 09:56 9470次阅读

    Type-C接口什么时候才能大规模的普及

    手机从出现到现在发展了几十年,手机上的充电接口也从之前的单一充电功能,变成了手机传输数据,充电,甚至耳机也改成插在了在充电接口。现在的手机接口主要有iPhone的lightning接口,安卓手机的Micro-USB以及
    发表于 10-23 14:49 4486次阅读

    Type-C时代大趋势之下,东芝发布USB Type-C接口优盘

    全球存储领导品牌东芝日前推出了一款采用Type-C接口的双面USB优盘——TransMemory EX Dual U382,灵活的便携性和Type-C加上USB3.0的双接口特性。
    发表于 12-31 13:54 1837次阅读

    一款基于笔记本单边多个Type-c接口匹配的拓展坞产品

    最新的USB 3.1标准横空出世。由USB-IF组织于2014年8月份发布,是USB标准化组织为了解决USB接口长期以来物理接口规范不统一,电能只能单向传输等弊端而制定的新接口,它集充电,显示,数据传输等功能于一身。 Type-
    发表于 05-21 11:57 1808次阅读

    Type-C接口充电快的原因有哪些

    Type-C接口充电快,有两方面原因,其一是因为Type-C接口有四条电源线,电源线粗允许通过的电流大了,当然充电快了;其二,Type-C接口充电时,允许充电器与手机电源管理芯片通讯,提高充电电压。
    的头像 发表于 02-12 14:45 3w次阅读
    <b>Type-C</b><b>接口</b><b>充电</b>快的原因有哪些

    USB Type C规范详解

    USB Type C规范详解 目前USB Type C接口应用非常广泛,可以传输DP,USB,PCIE,音频等信号,已经不是纯粹的用来传输USB信号了,即USB Type C摆脱了和US
    发表于 03-16 14:12 5224次阅读

    为什么许多手机采用Type-c接口,弃用USB接口

    说到设备接口,普通USBType-C这两种接口是大家都比较熟悉的。最近几年,很多智能手机、笔记本电脑开始采用Type-C接口,显示器也不例外,Type-C接口在我们的生活中越来越常见,它多样化
    的头像 发表于 06-27 15:13 3956次阅读

    阐述Type-C接口对比其他接口的优势

    在电子行业,Type-C凭借其强大的功能,迅速引发一场USB接口革命,并将积极影响我们日常生活的方方面面。那么,Type-C接口的优势有什么
    发表于 07-30 15:15 1603次阅读

    不同类型的USB Type-C对扩展坞功能有何影响

    影响它所支持的扩展坞功能和体验。 数据型USB Type-C 很多主流价位笔记本身上的USB Type-C接口仅支持数据传输, 我们可以将它理解为换了个样子的USB-A,也就是Type-C接口家族中
    的头像 发表于 09-27 11:16 8983次阅读

    Type-C接口的优势有哪些

    Type-C是一种时下主流采用的USB接口形式,它的全称叫:USBType-C,其核心特点可以用“快、强、小”三个字来概括。与前几代传统接口相比,Type-C能够更先进的同时支持充电、数据传输、影像传输等功能,真正实现“一口多用”的强大用途。
    发表于 02-22 09:39 1.2w次阅读

    USB type-C接口如何进行气密性防水检测

    USB type-C简称type-C,是USB接口的一种,可以用来进行快充和高效数据传输,并且因为USB type-C接口可以双面随意插拔,也就是说没有什么正反面,方便了使用。当前越来越多的手机都
    发表于 03-24 10:03 4262次阅读

    USB Type-C 240W 引领电源的未来

    USB-C接口的机械电子特性做出的重大修订。 USB-IF组织更新的v2.1版本USB Type-C线缆和接口标准中,充电功率最高可达240W,并被命名为扩展电力范围(Extended
    的头像 发表于 06-10 10:11 2.2w次阅读
    <b>USB</b> <b>Type-C</b> 240W 引领电源的未来

    usb-ctype-c的区别

    Type-CUSB接口的一种连接介面,不分正反两面均可插入,大小约为8.3mm×2.5mm,和其他介面一样支持USB标准的充电、数据传输、显 示输出等功能USB-C属于USB 3.0下一代接口,其亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输
    的头像 发表于 06-29 16:37 11.2w次阅读

    硕盟Type-C接口功能说明

    硕盟 Type-C 扩展坞具有HDMI+千兆网口+USB3.0+PD六合一的功能接口非常的丰富,利用 tpye-C 接口的强大输送能力,转换为丰富的接口样式,对于使用轻薄本的用户来说,绝对是一大
    发表于 10-26 14:20 578次阅读

    USB充电器的过去与现在之Type-C达到能源效率标准

    充电USB Type-C可支持高达100W的功率,但是系统设计者必须仔细选择功能,保持合理的整体成本。 USB Type-C接口采用了15W功率,是标准USB 2.0充电速率的六倍。 对于大多数智能手机和平板电脑,15W已经足够
    的头像 发表于 12-31 14:19 1201次阅读
    <b>USB</b><b>充电</b>器的过去与现在之<b>Type-C</b>达到能源效率标准

    type-c接口同时充电+听歌解决方案的分析

    LDR6028 SOP8 是乐得瑞科技针对 USB Type-C 标准中的 Bridge 设备而开发的 USB-C DRP 接口 USB PD 通信芯片。具备切换 Data Role 功能,实现边
    发表于 11-12 14:22 2346次阅读
    <b>type-c</b><b>接口</b>同时<b>充电</b>+听歌解决方案的分析

    如何让TYPE-C手机实现边传输USB2.0数据边充电功能

    现在的手机都统一成为USB-C接口形态,如何让USB-C接口的手机同时实现充电USB2.0数据同时工作呢?,LDR6028 SOP8 是乐得瑞科技针对 USB Type-C 标准中的 Bridge
    发表于 12-03 17:40 4549次阅读
    如何让<b>TYPE-C</b>手机实现边传输<b>USB</b>2.0数据边<b>充电</b>的<b>功能</b>

    type-c接口无线麦带充电解决方案的详细说明

    LDR6028 SOP8 是乐得瑞科技针对 USB Type-C 标准中的 Bridge 设备而开发的 USB-C DRP 接口 USB PD 通信芯片。具备切换 Data Role 功能,实现边
    发表于 11-24 09:40 1587次阅读
    <b>type-c</b><b>接口</b>无线麦带<b>充电</b>解决方案的详细说明

    来咯!USB Type-A/B/C接口连接器产品知识介绍

    USB Type-C接口连接器介绍USB连接器类型,USB  Type-C连接器在各方面都优于所有其他USB连接器类型。它有更多的引脚用于数据传输,更高的功率传输容量,并且更耐用,它的24个引脚
    的头像 发表于 12-24 10:09 229次阅读
    来咯!<b>USB</b> <b>Type</b>-A/B/<b>C</b><b>接口</b>连接器产品知识<b>介绍</b>

    TYPE-C接口与Lightning接口及其它USB接口的对比

    Type-C接口全称是USB Type-C接口,是一种全新的USB接口形式。度是8.3毫米,厚度是2.5毫米。这种接口,一共有24个针脚,每边12个时不用分正反面,可以随便插,接口没有方向性,让用户
    的头像 发表于 02-07 11:08 1.1w次阅读

    USB TYPE-C接口桌面式显示器方案

    2022虎年,给大家介绍USB TYPE-C接口桌面显示器,与传统的显示器不同的是 新一类的显示器不仅仅支持视频传输,还可以利用显示器的DC电源转成PD协议充电给设备端(笔记本,任天堂等HOST设备
    发表于 02-09 11:30 2661次阅读
    <b>USB</b> <b>TYPE-C</b><b>接口</b>桌面式显示器方案

    如何分清usb-ctype-c的区别 usb-ctype-c和其他接口有什么不同

    如何分清usb-ctype-c的区别,它们和其他接口又有什么不同 现在的智能手机非常先进,但是先进的同时又给手机电池的电量带来了巨大损耗,一天充一次电对于智能手机来说已经是常态了,充电接口也是
    的头像 发表于 04-13 16:38 9.9w次阅读

    Type-C接口如何实现可充电可放电

    随着Type-C的普及和推广,目前市面上的移动电源正在慢慢淘汰micro-USB接口,逐渐都更新成了Type-C接口,micro-USB接口从2007年上市,已经陪伴我们走过十多个年头,自从2015
    发表于 06-24 16:01 6910次阅读
    单<b>Type-C</b><b>接口</b>如何实现可<b>充电</b>可放电

    USB Type-C转音频+快充方案简介

    USB Type-C 转音频 + 快充芯片CH226, 主要针对 Type-C 耳机接口的手机在充电同时使用耳机问题。单芯片内嵌 USB PD控制器,轻松实现 PD 通讯控制,符合 USB
    的头像 发表于 07-23 15:57 5131次阅读
    <b>USB</b> <b>Type-C</b>转音频+快充方案简介

    什么是USB-Type-C

    Type-C除了拥有更好的充电效率外,基于Type-C的设备还拥有强大的生态系统,可以广泛兼容几乎所有使用Type-C接口的产品。用户可以通过Type-C接口直接插入U盘、键盘、显示器和任何外设。下面就让我们从引脚信号及PCB布局详细了解下USB
    的头像 发表于 07-25 14:09 4871次阅读

    使用升降压电池充电器设计USB Type-C/USB PD设备

    Type-C 端口旨在支持符合 USB PD 标准的高功率功能,从而为笔记本电脑、手机、便携式扬声器和移动电源等设备提供更灵活、更快速的充电
    发表于 08-10 16:26 571次阅读
    使用升降压电池<b>充电</b>器设计<b>USB</b> <b>Type-C</b>/<b>USB</b> PD设备

    USB Type-C设计日记

    各种各样的便携式设备——无线扬声器、无人机相机、VR 耳机和电动医疗设备——都依靠 USB Type-C 连接器的简单性来重振多媒体数据流的充电和传输。 USB Type-C 接口指定可逆插头方向和
    发表于 08-12 11:42 389次阅读
    <b>USB</b> <b>Type-C</b>设计日记

    USB Type-C拓展坞方案简介

    USB Type-C 拓展坞主要用于Type-C接口功能扩展,可方便实现Type-C扩展USB3.0接口,DP/VGA/HDMI显示接口Type-C充电口等应用。
    的头像 发表于 09-05 14:33 4917次阅读
    <b>USB</b> <b>Type-C</b>拓展坞方案简介

    欧盟将统一使用Type-C充电接口 iPhone15将被强制使用USB-C

    欧盟将统一使用Type-C充电接口 iPhone15将被强制使用USB-C 苹果公司要吐血了,欧盟将统一使用Type-C充电接口;当地时间2022年10月4日,欧洲议会以压倒性优势通过一项法案
    发表于 10-25 18:02 566次阅读

    USB Type-C 3.1接口的六大优势

    USB Type C 连接器如果按照USB协会的行业标准设计,势必要求其外形时尚、纤薄、小巧,适用于移动设备,同时需要符合协会要求的高强度,也适合各类工业应 用,USB Type C连接器提供可翻转的插接接口
    发表于 12-27 11:03 1997次阅读

    你知道工业级Type-C和普通Type-C有何区别吗?

    随着电子设备广泛采用Type-C接口,带Type-C接口充电线也是成为时下最热门的一种充电连接器。Type-C的全称是USB Type-C,是一种更小型,更纤薄的USB充电接口
    的头像 发表于 02-12 17:14 2210次阅读

    USB Type C接口充电功能

    随着Type-C接口在手机、电脑等便携设备上普及,日常使用中或许会遇到如下问题。1.为什么这个Type-C充电充电这么慢?2.电脑的Type-C充电器能给手机充电吗?3.PD充电Type-C充电
    的头像 发表于 10-13 03:19 0次阅读
    <b>USB</b> <b>Type</b> <b>C</b><b>接口</b>的<b>充电</b><b>功能</b>

    Type-C接口有什么特点?你知道工业级Type-C和普通Type-C有何区别?

    USB充电接口。说到Type-C的优势,很多人脱口而出的是能盲插,不用分正反。其实Type-C功能和优势远不止于此,它是可以实现数据和电源同口高速传输的一款强大
    的头像 发表于 02-11 21:38 0次阅读
    <b>Type-C</b><b>接口</b>有什么特点?你知道工业级<b>Type-C</b>和普通<b>Type-C</b>有何区别?

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