充电学习— 9、Typec Pd

news2024/12/26 15:00:44

在这里插入图片描述

GND：线缆接地
TX RX：数据流data传输，支持2.0 3.0 speed兼容
VBUS：线缆cable电源，bus power
CC：电缆cable的连接、方向、角色检测和当前模式的配置通道；有emark时，一个成为VCONN，为电缆或者适配器供电，
D+,D-：dp dm，可以短接， usb2.0上做设备连接type检测，根据bc1.2，识别sdp，cdp，dcp
SBU：耳机、视屏，debug接口，dp（display port），

host和device：一般host侧会将CC脚上拉，device侧会将CC脚下拉
确认VCONN的供电使用：有emark的线缆cable会通过下拉的电阻Ra，source检测到之后会提供VCONN

协商机制：角色判断

CC（configuration channel）脚上上拉和下拉进行设置， PD快充出现后，CC脚用来做半双工通信，做power的供给协商

data role：（DRP）
usb2.0 有device、host、otg
usb3.0中是：
DFP：down facing port，也就是下行端口，对应usb2.0上的host，提供vbus、vconn、
UFP：up facing port，上行端口，对应usb2.0的device，从vbus中取电，提供数据
DRP：DRD或者DRP，usb2.0的otg；刚连接时的角色由 power role决定，后续也可以通过switch动态切换
power role （source、sink）：
根据usb port的供电和受电，将typec port分成source和sink角色
CC引脚作用：
1、检测usb typec端口的插入
2、判断插入方向，做数据链路翻转
3、两个连接的port之间，建立data role，如adb
4、配置VBUS，通过sink端的下拉电阻判断规格；在PD中做协商，半双工通信
5、配置VCONN，通过下拉电阻判断有emark使用
6、检测配置的其他模式，如DP，耳机
typec的data role和power role的识别协商：
连接方向，data role ， power role 角色检测

1、source端：

在这里插入图片描述
source端CC引脚上有上拉电阻Rp，这个电阻值表示了source能提供的功率大小， Sink端CC引脚上有下拉电阻Rd，
source端使用一个MOSFET控制电源，初始状态下FET是关闭的
source端会去检测是否有下拉电阻，有的话说明检测到了SINK
source端根据cable中哪一个CC引脚有下拉Rd，去做数据链路翻转，同时另一个会去做VCONN
source端检测到SINK之后，提供VBUS，同时VCONN供电
source端可以动态的调整Rp的大小，告知可提供的SINK使用的电流大小
source端会持续检测Rd的存在，检测不到表示连接断开，电源断开
source端还支持高级功能，DP或者alt mode，也是通过CC脚通信

2、SINK端：

在这里插入图片描述
SINK端的两个CC引脚上都有下拉电阻Rd到GND
SINK端通过检测VBUS，确定source是否连接
SINK端通过CC脚上拉特性，来检测usb的通信链路（翻转）
SINK端可选的去检测Rp的值，判断source可提供的电流
支持DP的话，通过CC脚半双工通信

3、DRP：

在这里插入图片描述
当作为source时，通过MOSFET控制VBUS供电与否
DRP通过switch切换自己的角色

typec其他模式：

1、显示、视屏 DP alt mode （Display Port Alternate Mode）
系统通过usb PD协议中的VDMs的通信（CC引脚），告知支持DP模式，此模式下，usb superspeed（TX RX）允许部分传输usb，部分传输DP
2、音频 Audio Adapter Accessory Mode
在这里插入图片描述
模拟耳机接口转typec，usb2.0链路被用来传输模拟音频信号，带MIC的话，MIC信号接到SBU上，电源可以提供到500ma电流
host端如何识别到音频模式：音频接口检测脚和CC引脚连接通信，CC引脚和VCONN连接，并且下拉电阻小于Ra/2（400ohm），或者分别对地GND，下拉电阻小于Ra（800ohm），
host就会识别为音频模式

PD协议：

PD协议是Power Delivery，简单来说是一种快速充电标准。
在这里插入图片描述
source内部包含一个电压转换器，受到PD控制器的控制，cable接通后，PD协议的SOP（start of package）通信就开始在CC线上进行，由SINK申请电压规格：
SINK控制器申请一个9V电压：

SINK端发起SOP，申请获取source可以提供的规格
SOURCE端回复能够提供的规格
SINK端回复所需要的电压规格，并携带上电流参数，发出对应的请求
SOURCE端接受请求，并将电压从5V提升至9V
SOURCE端电压变化过程中，SINK端电流保持尽可能的小，等待SOURCE端VBUS电压变为9V并稳定之后，会发出READY信号
SINK端电流逐步抬升至配置电流
抬压和降压过程中，电流都要保持小，防止电流过大，等电压突然变大时，负载过大

PD协议的通信编码BMC：
通过CC引脚通信
BMC码是一种单线通信编码，数据1的传输，需要有一次高低电平之间的切换，0的传输是固定的高电平或者低电平，
每一个数据包都包含有0/1交替的前置码，起始码（SOP），报文头，数据位，CRC以及结束码（EOP）

BMC编码的通信，也可以使用分析仪进行分析，用来抓取每个数据包，并且获得数据包的作用，如电压电流等
在这里插入图片描述
对于5V/9V/15V来说，最大的电流为3A，在20V的配置当中，如果是普通的电流，则最大能够支持20V/3A，即60W，如果使用的是带了E-Marker的线缆，则供电能达到20V5A，即100W
支持超高速传输（USB3.1），或者供电电流超过3A，cable必须使用Emark进行表示；cable中有IC，需要从VCONN中或得电源
在这里插入图片描述
线缆cable中有1K的下拉电阻Ra，cable插入的时候，会检测到CC引脚的电压下降，具体的电压会告诉主机哪个端子被sink的5.1k电阻下拉，
那个端子被cable的1k电阻下拉，因此线缆的插入防线也可以被识别到，

线缆cable接通后，SOURCE的一根CC线被来自VCONN的1K拉低
SOURCE检测到此电压之后，判断线缆中有Emark，因此切换到VCONN到对应的CC脚
之后，PD通信会包含Emark和SOURCE之间的通信（SOP’和SOP’'），SOURCE和sink之间是SOP