USB PD3.0重磅升级,PPS收编QC4.0

关键字 :QC4.0

媒體報導,USB-IF組織發佈了USB PD 3.0的重要更新,正式推出旨在一統快速充電技術規範的PPS(Programmable Power Supply),成功收編了高通的QC4.0,並與泰爾實驗室達成了共識,預計將與國標實現統一。


USB PD 3.0加入PPS
圖1 基於USB PD 3.0的PPS技術規範

簡要介紹一下PPS技術架構。以及PD3.0的其他重要升級。

第一, USB-IF為什麼要推出PPS?

2014年,智慧手機進入大屏時代,原有的5V2A micro usb充電極限已經無法滿足用戶的需求。但是,作為USB協議的制定者USB-IF卻沒有給出解決辦法。這為後來的快速充電技術標準混戰埋下了伏筆。於是,高通利用自己的行業地位,開始力推QC2.0和QC3.0,向9V/2A, 12V/1.5A快速充電技術路線進發。但是,不同於非盈利組織定位的USB-IF,高通發佈的技術標準都是圍繞自己的產品生態和商業利益展開的。因此,紛爭不可避免,戰火從此點燃。OPPO,MTK,華為,TI等公司相繼推出了自己的快速充電標準,試圖分得一杯羹。

這種局面是誰都不希望看到的,畢竟,浪費社會資源,造成電子垃圾污染,有悖於這些大公司的社會責任。那麼誰來結束紛爭呢?必須是要一個沒有自身商業利益的組織來實現。於是,USB-IF在原有的USB PD2.0和USB PD3.0基礎上,通過與高通、泰爾實驗室以及國內主流手機廠商的多方溝通。終於推出了PPS來滿足各方的訴求(或者說是互相妥協),並明確規定,USB介面不允許通過非USB PD的協定來實現電壓調整。從此,快速充電標準,有望走向統一。各家原有的舊的標準,只要不違背原則的,可以在PPS基礎上保持向下相容。再有離經叛道者,那就由它自己去面對該有的社會責任了。

第二, PPS能夠解決什麼問題?

1. PPS讓USB介面的輸出電壓範圍,從5V擴展到3.0V~21V。
這是一個很重要的改動,因為快速充電存在著高壓小電流和低壓大電流兩大派系。從3.0V~21V的供電範圍,讓PPS可以滿足各種技術流派的快速充電。
2. PPS可調整電壓幅度為20mV,可以實現低壓大電流直充。
20mV一檔的電壓調整幅度,讓低壓大電流直充方式成為可能,實際上關於這個技術的爭議很大,因為有部分手機廠商希望直接在適配器上實現恒流直充控制,而不是放在手機端。但是USB-IF終究沒有同意這一點。主要考量是,恒流機制可能導致某些情況下,輸出電壓的劇烈波動,不利於手機內部的Bypass路徑管理,及手機內部基帶模組的供電安全。
3. PPS有脈動機制,保證充電過程的安全性。
PPS一旦進入大電流模式,安全性變得非常重要,因此PPS協議規定,最少每10S,負載和適配器之間要保持一次脈動溝通,避免充電過程失控。

第三, PPS是全部嗎?

從PPS目前的架構,為手機充電提供了非常好的的解決方案。但是,通過前面的分析我們知道。它其實是對USB PD協議的一個升級補丁,一個多方角力的結果。而USB PD,關注的應該是Power Deliver,而不僅僅是充電。既然是供電,那就應該包括三種常見的供電方式,恒壓、恒流、恒功率。PPS僅僅實現了恒壓供電,仍然是有局限性的。事實上,在PPS推出之前,業界一些比較前沿的公司就已經在嘗試發佈比PPS更完善的,同樣是基於USB PD的供電方法。

除了PPS以外,此次USB PD3.0的升級還包括了不少與IEEE相關的資訊(USB PD已經有點過界了,管到了IEEE的領域去了,所以有必要遵循IEEE的標準),包括了Country Code,Country Information message,Manufacturer Information Message等,這些資訊有助於針對不同國家的電網特性進行EMI和EMC處理,例如陷波濾波器的特徵頻率設置等。除了PPS之外,其實是Status Message, 用於標誌系統當前是否有外接電源,AC還是DC接入,電池情況,工作溫度情況等。這個功能的增加,將會為USB PD成為智慧供電標準提供重要的支撐,解決諸如兩個筆記型電腦接在一起,該誰給誰充電的問題,備用電池接上筆記型電腦,該誰給誰充的問題,智慧供電網路中的供電方向和負載平衡問題等。可以說,此次USB PD 3.0的更新是振奮人心的,是一個真正意義上的成長。

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