处理USB电源适配器上的数据引脚D +和D-以与设备上的快速充电兼容的理想方法是什么?


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我发现许多USB壁式充电器使用电阻分压器将D +和D-引脚设置为特定电压,通常为2至3伏。其他USB壁式充电器使D +和D-引脚短路,而没有其他任何连接。根据我的经验,某些设备在使用分压器的充电器上不会接受高于500mA的充电速率,但会在数据引脚短路的情况下将其充电至充电器的最大输入。我读过的书暗示相反的说法也可能是正确的,但一直无法证实这一点。我希望找出哪种方法可以与所有USB设备实现最佳兼容性。


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一些有用的提示可以从官方USB“充电”功能,如获取这里
JimmyB 2014年

如果您只是在寻找快速解决方案,可以使用专用的充电端口控制器。请在此处查看我的答案:electronics.stackexchange.com/a/246670/41430
bcelary

Answers:


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处理USB电源适配器上的数据引脚D +和D-以与设备上的快速充电兼容的理想方法是什么?...我希望找出哪种方法可以与所有USB设备实现最佳兼容性。

实际上,不可能使用USB充电器或目标设备数据线上不变的短路或电阻的任何组合来制造真正的通用充电器,因为您正在与试图阻止您完全按照自己的意图做事的制造商竞争。例如,苹果公司使用电阻分压器的各种组合实施了许多充电控制方案,这些分压器的排列方式是只有“匹配”的电源和目标设备才能一起工作。尽管可以提出这样的安排可以实现最佳充电性能的争论,但对于锂离子/锂聚合物电池而言,情况尚不明显,并且许多其他制造商可以并且在不使用充电电池的情况下实现了足够程度的充电控制这样的技术。下面提供了一种这样的Apple安排的示例。

但是,通过跟随已经研究过该领域的其他人的脚步,您可以取得合理的妥协。

许多制造商未发布其自定义安排的规范,而您能做的最好的事情就是自己分析他们的产品,或者向已经这样做并乐于提供知识的人学习。

这样的来源之一就是Lady ADA / ADA水果Mintyboost USB充电器的文档。
这比教程更像是一个传奇!:-)。您可以从头开始,然后回头查找最新版本如何使用他们所知道的东西来最大程度地提高早期帐户的开始兼容性并遵循他们的开发路径。两种方法都有效,取决于您想知道多少。

Mint Boost主页
概述
整个设计过程 -对设计师的价值

在这里,Apple设备充电的奥秘告诉您有关Apple设备充电的奥秘-以及沿途的一些其他有用材料。

gh /哇!-一个苹果电阻器。这是来自iPhone 3GS的官方充电器:

在此处输入图片说明


这是它们的版本2兼容性列表,如果您尝试使用通用解决方案,则值得一看,因为它列出了许多示例,其中标准充电器不起作用,但“电缆被砍”允许其全部或部分工作。

例如,以上内容将带您进入特殊情况,例如,此处Samsung D系列“ hack”此处RAZR V3修改


以下是使用3 Minty Boost版本和一系列手机的结果列表。
如果您模拟它们的界面,则应该能够实现类似的兼容性。

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更新-2016年底:

USB专用充电端口控制器:

SE用户florisla注意到存在旨在提供专用USB充电端口功能的“新型” IC。他以TI为例
“ TPS2513A-Q1,TPS2514A-Q1 USB专用充电端口控制器”为例。

总结其功能的最佳方法是浏览其数据表中的摘要-参见下文:

在此处输入图片说明


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好的答案,但是尚不清楚为什么制造商会选择定制的充电信号。如果“通用”充电器使用短接的针脚(例如,按照BCS 1.2规范中的规定),为什么设备生产商不希望其设备对其进行充电?
jiggunjer 2015年

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@jiggunjer您显然没有遇到世界上最成功的“ IT”消费产品卖家:-)。他们专注于使他们的齿轮只能与他们的齿轮一起工作。(提示:苹果)
罗素·麦克马洪

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我有,这就是我不拥有他们的任何产品的原因之一:)我只是说兼容性能卖出去-但也许他们的行销却不这样。还有带有定制充电器的产品,这些产品无法单独购买,从而迫使人们测试数十个第三方品牌。我只是很难看到这种设计策略的优点...
jiggunjer 2015年

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至于苹果及其缺乏兼容性:它既有利于(提高利润率),又不利于它们(降低总销售额),其净效果很难说。在撰写此评论时,Android设备的销售量远远超过了Apple设备的销售量。由于它们的不兼容性或价格以及垄断的市场行为,我永远不会购买苹果。我不认为我一个人在这
Keith Reynolds

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您可以向您的分析仪中补充(否则很好),这几天最兼容的解决方案是使用专用充电端口控制器芯片,例如TI TPS2513A。
florisla

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我发现此页面清楚地回答了您的问题。我引用下面的相关部分。


BC1.2概述了USB端口的三种不同类型和两个主要的别名。“充电”端口是提供高于500mA电流的端口。“下游”端口根据USB 2.0发出数据信号。BC1.2规范还建立了每个端口在终端设备上的外观以及确定所用端口类型的协议。三种USB BC1.2端口类型是SDP,DCP和CDP(请参见图1):

  1. 标准下游端口(SDP)此端口在D +和D-线上均具有15kΩ下拉电阻。电流限值如上所述:悬空时为2.5mA,连接时为100mA,连接并配置为更高功率时为500mA。
  2. 专用充电端口(DCP)该端口不支持任何数据传输,但能够提供超过1.5A的充电电流。它在D +和D-线之间短路。这种类型的端口允许具有高充电能力的壁式充电器和车载充电器,而无需枚举。
  3. 下游端口(CDP)此端口允许完全兼容USB 2.0的大电流充电和数据传输。它具有D +和D-通信所需的15kΩ下拉电阻,还具有在充电器检测阶段接通的内部电路。该内部电路允许便携式设备将CDP与其他端口类型区分开。

图2

即使有了BC1.2规范,一些电子制造商仍会为其专用充电器开发定制协议。当将他们的设备之一连接到完全兼容的BC1.2充电端口时,您仍然可能会收到错误消息“此附件不支持充电”。尽管有此消息,这些设备仍然可以充电,但是充电电流可能非常小。幸运的是,几乎所有这些专有专用充电器都是通过5V与地之间的电阻分压器在D +和D-线上设置的DC电平来识别自己的

图2


补充说明:
人们可能会认为数据信号电平在逻辑低时为0.0–0.3 V,在逻辑高时为2.8–3.6V。如果没有到两个短路数据引脚的分压网络,则它们上的电压可以自由浮动。即使双绞数据线提供了对杂散电磁信号的某种屏蔽,它们仍可能潜在地在线路上感应出不可预测的电压。另一方面,分压网络将电压钳位在安全的2.5v。


有关更多详细信息,请查看我的原始页面或查看描述USB Battery Charging BC 1.2规范的USB.org PDF。


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2017年更新:

没有理想的方式来处理USB数据引脚以提供兼容性和“快速充电”。可能有许多不同的充电器,并且有许多需要充电的USB设备/电话/平板电脑。历史上有两种方法:

  1. 该设备是“智能设备”。它尝试检测所连接端口的各种签名,并为其选择适当的充电模式。该设备显然是按顺序执行此操作的,并且需要花费大量时间来解决超时问题。

  2. 充电端口是智能端口。此想法已在某些TI芯片和SMSC / Microchip集线器中实现。充电端口的想法是/一次声明一个不同的充电端口签名(Apple 2 / 2.7V,Sony,按BC1.1,BC1.2或专用充电器/中国标准进行排序等)。再一次,由于没有办法获得可靠的反馈,即充电器签名是特定设备的正确签名(除了测量供应/消耗的电流),因此排序需要花费大量时间,需要VBUS断电复位,此外,USB设备的电池可能处于几种不同的充电状态(死,弱,充满电等),消耗的电流不能可靠地指示任何事情,系统等待时间变得不确定,因此搜索/ switch算法不能产生任何好的结果。

当端口和设备都试图变得“智能”时,就会发生真正的麻烦。然后一切都搞砸了,所有赌注都关闭了。

USB电池充电规范1.2试图施加限制:端口为被动端口,设备启动顺序签名并测量端口响应,然后设备才进入完全消耗模式(如果需要)。限制为VBUS = 5V。

QualComm QC(快速充电)方法更进一步,可以将默认USB电压从5V增加到9V,12V,15V和20V。器件在D + / D-上声明了一些低电平信令序列后,便会通过声明D +和D-线上的电压的某些DC组合,向充电器发出可以接受哪个电压电平的信号。这是非常简单的方法。

新的USB Power Delivery规范为端口和设备提供了真正智能的手段。最初的规范要求基于VBUS的串行协议(要使其成为现实,VBUS必须没有大量的电容去耦)。随着Type-C连接器的出现,该规范现已在PD Rev3.0中被放弃,端口和设备(生产者和消费者)的电源角色之间的协商是通过专用CC线(通信通道)进行的。

除了全面的PD协商之外,Type-C电缆还应具有电子标记,在包覆模制的其中之一中仅包含很少的IC,后者应就特定电缆可以处理多少电流向消费者(灌槽)和生产商(源)提供建议。[要求所有USB3.1 CC电缆都嵌入eMarkers,但在公开市场上我还没有看到]。

截至撰写本文时(2017年1月),每个电子部门(包括沃尔玛)可能都拥有20%(5分之1)具有QC功能的充电器,而没有PD功能的充电器。我有些直觉,认为这个比例不会改变。

总而言之,最兼容的充电端口信号似乎是中国式的,D + / D-短路在一起并且相对于GND和VBUS浮动。

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