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揭秘USB-PD快充协议1.0、2.0、3.0以及PPS规范的发展历程

2019年10月25日 美尔泰编辑 行业新闻 , , , , 8,967

之前有写过一篇高通快充协议QC1.0、2.0、3.0、4.0和4.0+的区别,今天我们再来一起了解USB-PD快充协议1.0、2.0、3.0以及PPS规范的发展历程。

USB-PD,英文全称为USB Power Delivery,是USB的标准化组织USB-IF推出的一个快速充电的标准。经过近7年时间的发展与更新,如今的USB PD快充协议已经由最初的1.0版本、2.0版本、3.0版本发展到了现在的PPS【PPS也可以看作是3.0版本的更新补丁】。

USB PD快充协议

2012年7月,USB-IF发布了基于当时普遍存在的 USB-A 和 USB-B 接口的 USB-PD 1.0 标准,描绘了 USB 3.0 和 USB 2.0 接口最高可达 100W 供电能力的美好想象,但是直到 USB-C 接口的出现,这一想象才开始成为现实。

2014年8月,USB-IF发布了具有革命性意义的TYPE-C 1.0接口标准和USB-PD 2.0 标准。与此同时,高通的 QC 2.0 版本也是在同年发布的。
USB PD让神奇的USB TYPE-C接口,不但具有传统的电能、数据传输能力,还具备了音视频传输能力。而且,不论是电能、数据、还是音视频传输速度,都比传统的传输线要更为出色。与 Micro-USB 相比,USB-C(USB Type-C)接口最大支持 20V 5A 的电力传输,天然更适合快充。但是由于此时 USB-C 接口并非智能手机主流接口,所以高通 QC 协议为首的第三方快充协议依然是市场主流。

2015年底,USB-IF推出了USB-PD 3.0标准。但是,由于市面上的快充标准各不相同,如高通 QC 4.0/3.0、联发科 PE3.0/2.0、华为 Super charge、摩托罗拉 Turbo charge、OPPO VOOC 闪充、一加 DASH闪充、魅族 mCharge 等等 。快充市场群雄割据的局面也没有明显改善。

2017年2月,USB-IF组织发布了USB-PD 3.0标准的重要更新,即在USB-PD 3.0标准的基础上增加了可编程电源PPS(Programmable Power Supply),旨在为当今的快速充电解决方案提供统一的规范。目前其已经实现对高通QC 3.0/4.0、联发科PE 2.0/3.0、OPPO VOOC、华为SuperCharge等标准的收录,意味着可以完美支持这四种快充方案。USB组织甚至已经与中国工信部的泰尔实验室达成了共识,未来将与国标实现统一标准。

另外,谷歌要求配有TYPE-C口的新安卓手机必须使用USB-C PD快充标准:
https://www.merpower.com.cn/4920.html

USB PD 3.0 PPS规范

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。

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