本篇文章講的快速充電是指USB論壇所發布的USB Power Delivery快速充電規范(通過VBUS直流電平上耦合FSK信號來請求充電器調整輸出電壓和電流的過程),不同于本人發布的另一篇文章所講的高通Quick Charger 2.0規范,因為高通QC2.0是利用D+和D-上的不同的直流電壓來請求充電器動態調整輸出電壓和電流實現快速充電的過程。
USB PD的通信是將協議層的消息調制成24MHZ的FSK信號并耦合到VBUS上或者從VBUS上獲得FSK信號來實現手機和充電器通信的過程。
如圖所示,在USB PD通信中,是將24MHz的FSK通過cAC-Coupling耦合電容耦合到VBUS上的直流電平上的,而為了使24MHz的FSK不對Power Supply或者USB Host的VBUS直流電壓產生影響,在回路中同時添加了zIsolation電感組成的低通濾波器過濾掉FSK信號。
USB PD的原理,以手機和充電器都支持USB PD為例講解如下:
1) USB OTG的PHY監控VBUS電壓,如果有VBUS的5V電壓存在并且檢測到OTG ID腳是1K下拉電阻(不是OTG Host模式,OTG Host模式的ID電阻是小于1K的),就說明該電纜是支持USB PD的;
2)USB OTG做正常BCS V1.2規范的充電器探測并且啟動USB PD 設備策略管理器,策略管理器監控VBUS的直流電平上是否耦合了FSK信號,并且解碼消息得出是CapabilitiesSource 消息,就根據USB PD規范解析該消息得出USB PD充電器所支持的所有電壓和電流列表對;
3) 手機根據用戶的配置從CapabilitiesSource消息中選擇一個電壓和電流對,并將電壓和電流對加在Request消息的payload上,然后策略管理器將FSK信號耦合到VBUS直流電平上;
4) 充電器解碼FSK信號并發出Accept消息給手機,同時調整Power Supply的直流電壓和電流輸出;
5) 手機收到Accept消息,調整Charger IC的充電電壓和電流;
6) 手機在充電過程中可以動態發送Request消息來請求充電器改變輸出電壓和電流,從而實現快速充電的過程。