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USB TypeC接口和USB PD快充协议,有何区别?

FPGA设计论坛 ? 来源:未知 ? 2023-02-12 14:50 ? 次阅读
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首先从USB标准演化来看这个问题:


通常提到USB几点几,一般说地是通信速度变快了。




那USB TypeC又是什么呢?它主要是指接口,它出现之前,USB接口是很多样的,比如:




USB Type B:从USB 2.0开始定义,只有4个针脚,常用于打印机、显示器等的连接。
Mini USB:分为A型,B型和AB型,从USB1.1/USB2.0开始就有定义,有5个针脚,支持OTG技术(On-The-Go,就是实现在没有Host的情况下,实现从设备间的数据传送。)一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等移动设备,还有很老的诺基亚手机充电线上的接口。
Micro USB:在USB2.0时代,Micro USB口出现了,它是USB 2.0标准的一个便携版本,Mini USB的下一代规格,同样有5个针脚,比早期部分手机使用的Mini USB接口更小。这种接口是我们最常见的接口,安卓手机常用的充电接口就是Micro USB接口。同时也是接口不兼容,各个充电线、充电接头混乱的时代。

USB 3.0:针脚4+5,增加至9个针脚,支持SuperSpeed,双向数据传输模式。


USB TypeC:在USB3.2 Gen2标准开始出现,在USB3.2这个标准中,不仅速率变化大:

USB3.2 Gen1(SuperSpeed USB) = USB3.1 Gen1 = USB 3.0;

USB3.2 Gen2(SuperSpeed USB 10Gbps) = USB3.1 Gen2;

USB 3.2 Gen 2*2(SuperSpeed USB 20Gbps) = USB 3.2 。

Gen X*Y的理解Gen1代表5Gbps,Gen2代表10Gbps,Gen3代表20Gbps,Gen1x1,就是1路5Gbps,Gen2x1就是1路10Gbps,Gen1x2就是2路5Gbps,Gen2x2就是2路10Gbps。USB4.0的Gen3x2就是2路20Gbps即40Gbps。



USB3.2 Gen2还在接口上引用了正反插设计,比USB3.2 Gen1更加易用,这就是具有24个针脚的TypeC横空出世。Type-C实现USB3.1不是强制的,没有规定说用Type-C口一定就特指USB3.1,也没有规定说用USB3.1一定就是Type-C接口。到了USB4.0就只能用TypeC接口了,它提供最高40Gbps的速率,并且和PD协议一样,兼容进了好多其他协议,如ThunderBolt3.0、PCIe、DisplayPort等都可以走USB4.0了,也不像USB2.0和USB3.2对Power一块有自己的定义,USB4.0直接使用USB PD协议。



USB PD充电协议:同样是在USB3.2 Gen2标准开始出现的,在这之前,充电协议和充电头彼此不兼容,不通用,造成了极大的资源浪费,而这一局面有望在USB TypeC+USB PD协议的出现得以终止和统一。USB 3.2 Gen1充电默认支持4.5W(5V、900mA),变种USB BC也仅提供7.5W。

--PD1.0:1.0发布的时候,还未强制使用特定的硬件接口,当时还没出现typeC接口,当时主流接口还是type-A/B,它使用FSK通信协议在Vbus(USB供电引脚)脚通信以调整充电功率。使用不同的USB硬件接口,充电配置的最高限制,比如使用USB Micro,最大电压20V最大电流3A最大功率60W,使用USB typeAB,最大电压20V最大电流5A最大功率100W。

--PD2.0:USB-IF在2014年推出了PD 2.0协议规范。PD 2.0相比1.0增加了更多快速充电配置档位和电压电流档位,开始规定必须使用USB Type-C作为唯一标准接口。

--PD3.0:在PD2.0快速充电配置档位基础上增加了PPS配置档位,允许充电器产商和移动设备厂商通过编程,实现PD通信软件版本的更新,并且能对充电电压进行精细调整,最小电压调整步进为20mV,更小的电压调整步进,可提升电源充电效率。


--PD 3.1:PD 2.0-3.0的最高充电功率最高只有100W,3.1协议规范允许最高240W的充电功率,扩展了28V,36V,48V的电压档位,还有三个可调整电压档(Adjustable Voltage Supply),AVS电压调节小步进为0.1V。



说到快充协议,不得不提在MicroUSB阶段蓬勃发展期间的各种快充协议,主要是几个大厂的私有协议:

1、高通QC快充协议quickcharge:由高通主导的快速充电技术,已经发展到4.0+。高通为usb接口设计了一套通过改变USB接口的d+、d-两脚电压,实现充电头手机相互识别的握手协议。在手机通过握手协议申请更高电压后,充电器就输出手机申请的电压(基于现有TypeA接口(4pin),引入更高的充电电压(HVDCP))。这就是高通QC2.0的充电方式。根据电压档位的不同,可细分为classA和classB两个版本,classA支持5V、9V和12V三种电压,classB则支持20V电压,最大输出40w功率。

2、PE快充协议,pumpExpress,联发科技术。

3、VOOC闪充技术,OPPO手机的私有协议。

4、SCP/FCP闪充,Super Charge Protocol/Fast Charger Protocol,华为的私有协议。

5、FC,FlashCharge闪充,是vivo采用的快充技术。

6、MI ChargeTurbo闪充技术,是小米的私有协议。


USB Type-C接口+PD协议一统充电江湖?

USB Micro(5V、2A、10W):输出功率不能满足需求,充电慢。
QC4.0+:双电源管理IC、智能热平衡、引入安全特性

USB Type-C接口+PD协议:

1、TypeC接口增加触点,可承受更大的电流,实现高压低电流和低压高电流。

2、PD3.0协议开始兼容高通 QC 3.0/4.0,华为SCP/FCP,MTK PE2.0/3.0,OPPO/VOOC等快充协议。

3、PD3.0 PPS标准:新增PPS电压档位,实现对大部分私有快充协议的兼容。

4、PD3.1标准:功率从100W提到240W,支持最大48V的电压输出。扩展后适合作为更多设备的充电接口。








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