充電技術應考慮的問題

第一：電池的接受能力

充電這個事情，說的通俗一點，就是喂飽電池。那首先得考慮一下電池的感受。以目前市面上比較流行的iphonexplus，華為P9，樂2，小米note為例，電池容量都不超過3000mAH。按照4.35V作為最高電壓，1.5C充電來看，最大可能接受的充電功率約為20W，當然，這是極限情況。除了功率接收能力，還要涉及到電流接受能力。在1.5C充電時，3000mAH的電池充電電流將達到4.5A，因此，電池觸點和電芯內部的電流傳輸結構都要進行必要的優化。

第二：適配器的功率提供能力

在不考慮接口承受能力的情況下，20W功率對適配器來說是輕而易舉。但是傳統的MicroUSB接口，在標準規范里面最大電流承載能力是2A，最高電壓是5.25V。僅僅有10.5W，無法達到20W的要求。怎么解決這個問題呢？顯然有兩種解決方案，增大電流，或者提升電壓。如果不改動物理接口，增大電流是不可能的選項，所以，提升電壓，是MicroUSB時代的唯一選項，這就是高通QC快速充電方法的由來。所以，我們可以看到，1.5A是QC標準比較推薦的電流，因為2A是MicroUSB的極限，業界的普遍共識是，不要把器件用到極限值，而是要預留余量。在這方面，OPPO與高通走了相反的道路，他們給MicroUSB在物理上打了補丁，增加了額外的接觸針，專門用來傳輸大電流。最大充電電流達到了4.5A，但是電壓維持在5V不變。同樣達到了超過20W的功率傳輸。而Type-C接口的出現，讓這個問題不再存在，因為TYPE-C口最高支持5A輸入電流，完全能夠滿足現有手機電池的快速充電需求。

第三：手機的充電管理及散熱能力

手機的充電管理及散熱能力。充電管理，必然涉及到電壓變換，恒流控制等環節，帶來充電效率的下降和散熱問題。因此，理論上最佳的充電設計方案是，手機內部不做充電管理，完全交給外部適配器去控制。在這一點上，QC是比較吃虧的，因為高電壓低電流輸入，必然導致手機內部要進行能量轉換，變為低電壓和大電流。這會帶來手機散熱上的大問題。所以，從技術的角度來看，QC的歷史局限性，已經凸顯。更為嚴重的問題是，TYPE-C接口和USBPD中都嚴禁采用除USBPD以外的方式來調整充電電壓。高通為此做出了很大的努力去說服USB-IF組織，試圖在TYPE-C接口中，讓QC和PD同時存在。但是，很可惜，被無情的拒絕了，最新的TYPE-C1.2和USBPD3.0維持了關于這一特性的描述。因此，QC不論在技術上還是在理論上，都將面臨著被淘汰的危險。當然，高通自身是很清楚這一趨勢的。因此，已經在最新的處理器內核中，集成了USBPD的協商功能。

USB-PD快速充電通信原理

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。

QC3.0快充協議CX7916

概述：

CX7918/CX7916是一款USB移動設備充電接口控制芯片，特別的，它采用高通QuickCharge3.0A類/B類規范對HVDCP進行自適應充電。CX7918/CX7916根據移動設備發送的電壓請求能夠精確的調整HVDCP輸出電壓，從而節省最高75%的充電時間。

當移動設備插入USB端口后，CX7918/CX7916能夠自動識別其類型并作出合理相應，從而使得移動設備總能從充電端口獲得最大電流。CX7918/CX7916支持AppleiPad，AppleiPhone，SamsungGalaxyNote，兼容BC1.2或YD/T1591標準的設備以及幾乎所有的現代移動設備。CX7918/CX7916在啟動輸出電壓調整之前會自動檢測所連接的受電設備是否兼容QC2.0或者QC3.0協議規范，如果檢測到受電設備不兼容QC2.0或者QC3.0協議，CX7918/CX7916則禁止輸出電壓調整，僅以5v電壓輸出以確保舊型USB受電設備能夠安全工作。

特點：

支持QuickCharge3.0的A類和B類規范

USB充電接口智能識別

Apple2.1A/2.4A

SamsungGalaxyNote2.0A

BC1.2&YD/T1591BatteryChargingSpecifications

4kVESD

-40~125℃℃工作溫度范圍

輸出5V時的功耗低至1mw

CX7918封裝形式SOP-8；CX7916封裝形式SOT23-6

pd協議和qc協議的區別

USB-PowerDelivery（USBPD）是在一條線纜中同時支持高達100W電力傳輸和數據通信的協議規范。USBType-C則是一個全新的正反插USB連接器規范，能夠支持USB3.1（Gen1和Gen2）、DisplayPort和USBPD等一系列新標準。USBType-C端口默認最高可支持5V3A。如果在USBType-C端口中實現了USBPD，它就能支持USBPD規范中定義的100W功率（5V20A）。因此，擁有USBType-C端口并不意味著它支持USBPD。