Jaki jest idealny sposób obsługi danych D + i D- na zasilaczu USB, aby był zgodny z szybkim ładowaniem urządzeń?

Odkryłem, że wiele ładowarek ściennych USB używa rezystancyjnego dzielnika napięcia, aby ustawić piny D + i D- na określone napięcie, zwykle między 2 a 3 wolty. Inne ładowarki ścienne USB zwierają styki D + i D- razem bez żadnego połączenia z niczym innym. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​niektóre urządzenia nie zaakceptują szybkości ładowania powyżej 500 mA w ładowarkach korzystających z dzielników napięcia, ale będą ładować do maksymalnego napięcia wejściowego w ładowarce ze zwartymi pinami danych. Przeczytałem rzeczy, które sugerują, że może być odwrotnie, ale nie mogłem tego zweryfikować. Mam nadzieję dowiedzieć się, która metoda zapewnia najlepszą zgodność ze wszystkimi urządzeniami USB.

Jaki jest idealny sposób obsługi danych D + i D- na zasilaczu USB, aby był zgodny z szybkim ładowaniem urządzeń? ... Mam nadzieję dowiedzieć się, która metoda zapewnia najlepszą kompatybilność ze wszystkimi urządzeniami USB.

Z praktycznych względów nie jest możliwe stworzenie prawdziwie uniwersalnej ładowarki przy użyciu dowolnej kombinacji niezmiennych zwarć lub rezystorów w ładowarce USB lub liniach danych urządzenia docelowego, ponieważwalczysz z producentami, którzy próbują cię powstrzymać od robienia dokładnie tego, co próbujesz zrobić. Na przykład Apple wdraża wiele schematów sterowania ładowaniem przy użyciu różnych kombinacji dzielników rezystorów, rozmieszczonych w taki sposób, że tylko „pasujące” źródło zasilania i urządzenie docelowe będą działać razem. Chociaż można wysunąć argumenty, że takie układy umożliwiają optymalną wydajność ładowania, nie jest oczywiste, w jaki sposób może to mieć miejsce w przypadku akumulatorów litowo-jonowych / litowo-polimerowych, a wielu innych producentów może osiągnąć i kontrolować więcej niż odpowiedni poziom ładowania bez użycia takie techniki. Przykład jednego z takich rozwiązań Apple znajduje się poniżej.

Jednak idąc śladami innych osób, które już badały ten obszar, można osiągnąć dość dobry kompromis.

Wielu producentów nie publikuje specyfikacji swoich niestandardowych ustaleń, a najlepsze, co możesz zrobić, to albo samodzielnie przeanalizować ich produkty, albo uczyć się od tych, którzy już to zrobili i którzy uprzejmie udostępniają swoją wiedzę.

Jednym z takich źródeł jest dokumentacja ładowarki USB Lady ADA / ADA Fruit Mintyboost.
To bardziej saga niż samouczek !!! :-). Możesz zacząć od końca i wrócić do pracy, aby dowiedzieć się, w jaki sposób najnowsza wersja wykorzystuje to, co wiedzą, aby zmaksymalizować kompatybilność początku na wczesnych kontach i podążać ścieżką rozwoju. Oba podejścia są ważne w zależności od tego, ile chcesz wiedzieć.

Strona
główna Mint Boost Omówienie
Proces projektowania - wartość dla projektantów

Tutaj Tajemnice ładowania urządzeń Apple mówią ci, no cóż, tajemnice ładowania urządzeń Apple - i kilka innych przydatnych materiałów po drodze.

Ugh / Wow! - jeden zestaw oporników Apple. Pochodzi z oficjalnej ładowarki iPhone 3GS:

Oto ich lista kompatybilności w wersji 2, na którą warto spojrzeć, jeśli próbujesz znaleźć uniwersalne rozwiązanie, ponieważ zawiera listę przykładów, w których standardowa ładowarka NIE działa, ale gdzie „hack kablowy” pozwala na jej pełne lub częściowe działanie.

np. powyższe dotyczy specjalnych przypadków, takich jak „hack” serii Samsung D tutaj lub modyfikacje RAZR V3 tutaj

Oto lista wyników przy użyciu wersji 3 Minty Boost z szeregiem telefonów komórkowych
Jeśli emulujesz ich interfejs, powinieneś być w stanie osiągnąć podobną kompatybilność.

____________________________________

Aktualizacja - koniec 2016 r .:

Dedykowane kontrolery portów ładowania USB:

Florisla, użytkownik SE, zauważyła istnienie „nowych” układów scalonych mających na celu zapewnienie dedykowanych funkcji portu ładowania USB. Jako przykład zauważa TI
„Dedykowany kontroler portu ładowania USB TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1”

Najlepszym sposobem podsumowania jego możliwości jest przejrzenie podsumowania podanego w jego karcie danych - patrz poniżej:

Znalazłem tę stronę, która wyraźnie odpowiada na twoje pytanie. Cytuję odpowiednie części poniżej.

BC1.2 przedstawia trzy różne typy portów USB i dwa kluczowe monikery. Port „ładujący” to taki, który dostarcza prądy wyższe niż 500 mA. Port „downstream” sygnalizuje dane zgodnie z USB 2.0. Specyfikacja BC1.2 określa także, jak każdy port powinien wyglądać na urządzeniu końcowym, oraz protokół określający, jaki typ portu jest zaimplementowany. Trzy typy portów USB BC1.2 to SDP, DCP i CDP (patrz rysunek 1):

1. Standardowy port wyjściowy (SDP) Port ten zawiera rozwijane rezystory 15kΩ na liniach D + i D-. Limity prądu są omówione powyżej: 2,5mA po zawieszeniu, 100mA po podłączeniu i 500mA po podłączeniu i skonfigurowaniu na większą moc.
2. Dedykowany port ładowania (DCP) Ten port nie obsługuje przesyłania danych, ale jest w stanie dostarczyć prądy ładowania powyżej 1,5A. Posiada skrót między liniami D + i D-. Ten typ portu pozwala na ładowarki ścienne i ładowarki samochodowe z funkcją wysokiego ładowania bez konieczności wyliczania.
3. Port pobierania danych (CDP) Port ten umożliwia zarówno ładowanie wysokoprądowe, jak i transfer danych w pełni zgodny z USB 2.0. Zawiera oporniki oporowe 15 kΩ niezbędne do komunikacji D + i D-, a także ma wewnętrzny obwód, który jest włączany podczas fazy wykrywania ładowarki. Ten wewnętrzny zespół obwodów pozwala urządzeniu przenośnemu odróżnić CDP od innych typów portów.

Nawet przy dostępnej specyfikacji BC1.2 niektórzy producenci elektroniki opracowują niestandardowe protokoły dla swoich dedykowanych ładowarek. Po podłączeniu jednego z ich urządzeń do w pełni zgodnego portu ładowania BC1.2 nadal może pojawić się komunikat o błędzie „Ładowanie nie jest obsługiwane przez to akcesorium”. Pomimo tego komunikatu urządzenia te mogą nadal ładować, ale prądy ładowania mogą być bardzo małe. Na szczęście prawie wszystkie z tych zastrzeżonych dedykowanych ładowarek identyfikują się za pomocą poziomu prądu stałego ustawionego na liniach D + i D- za pomocą dzielnika rezystorów między 5 V a masą

Dodano komentarz:
Można uznać, że poziomy sygnałów danych wynoszą 0,0–0,3 V dla logicznego niskiego poziomu i 2,8–3,6 V dla logicznego wysokiego. Bez sieci dzielącej napięcie na dwa zwarte piny danych napięcie na nich swobodnie się unosi. Mimo że skręcone przewody danych zapewniają pewne ekranowanie przed zbłąkanymi sygnałami elektromagnetycznymi, nadal mogą potencjalnie indukować nieprzewidziane napięcia na linii. Z drugiej strony, sieć dzieląca napięcie zaciska napięcie na bezpiecznym 2,5 V.

Aby uzyskać więcej informacji, zajrzyj na stronę, którą pozyskałem lub zapoznaj się z plikiem PDF USB.org opisującym specyfikację ładowania baterii USB BC 1.2

Aktualizacja 2017:

Nie ma idealnego sposobu obsługi pinów danych USB w celu zapewnienia zgodności i „szybkiego ładowania”. Może istnieć wiele różnych ładowarek i wiele urządzeń USB / telefonów / tabletów wymaga ładowania. Historycznie istniały dwa podejścia:

1. Urządzenie jest „urządzeniem inteligentnym”. Próbuje wykryć różne sygnatury portu, do którego jest podłączony, i wybiera dla siebie odpowiedni tryb ładowania. Urządzenie oczywiście robi to sekwencyjnie i potrzeba czasu, aby przejść przez limity czasu.

2. Port ładowania to inteligentny port. Pomysł ten został wdrożony w niektórych układach TI i hubach SMSC / Microchip. Ideą portu ładowania było / było nałożenie różnych sygnatur portów ładowania (Apple 2 / 2.7V, Sony, sekwencjonowanie według BC1.1, BC1.2 lub dedykowana ładowarka / standard chiński itp.) Po jednym na raz. Ponownie, ponieważ nie było sposobu, aby uzyskać wiarygodną informację zwrotną, że sygnatura ładowarki jest właściwa dla konkretnego urządzenia (poza pomiarem dostarczanego / pobieranego prądu), sekwencjonowanie zajmuje dużo czasu, wymaga resetu VBUS, itp. Ponadto bateria urządzenia USB może być w kilku różnych stanach naładowania (martwa, słaba, całkowicie naładowana itp.), pobierany prąd nie może być wiarygodnym wskaźnikiem czegokolwiek, czas oczekiwania systemu staje się nieokreślony, więc wyszukiwanie Algorytm / switch nie może dać niczego dobrego.

Prawdziwe problemy zdarzają się, gdy zarówno port, jak i urządzenie próbują być „inteligentne”. Potem wszystko się psuje i wszystkie zakłady są wyłączone.

Specyfikacje ładowania baterii USB 1.2 próbowały narzucić ograniczenie: port jest pasywny, a urządzenie inicjuje sekwencyjny podpis i mierzy odpowiedź portu, i dopiero wtedy urządzenie przechodzi w tryb pełnego zużycia (jeśli tego potrzebuje). Limit wynosił VBUS = 5 V.

Metoda QualComm QC (szybkie ładowanie) poszła o krok dalej i pozwala zwiększyć domyślne napięcie USB z 5 V do 9, 12, 15 i 20 V. Po tym, jak urządzenie zapewni pewną sekwencję niskiego poziomu na D + / D-, następnie sygnalizuje ładowarce, jaki poziom napięcia może zaakceptować, poprzez zapewnienie określonych kombinacji napięć DC na przewodach D + i D-. To bardzo prosta metoda.

Nowe specyfikacje USB Power Delivery zapewniają zarówno port, jak i urządzenie, które są naprawdę inteligentne. Początkowa specyfikacja wymagała protokołu szeregowego przez VBUS (aby tak się stało, VBUS musi być wolny od ciężkiego pojemnościowego odsprzęgania). Ta specyfikacja jest teraz porzucona w PD Rev3.0 wraz z pojawieniem się złącza Type-C, a negocjacje między rolami zasilania portów i urządzeń (producentów i konsumentów) są prowadzone przez dedykowany przewód CC (kanał komunikacyjny).

Oprócz pełnych negocjacji PD, kable typu C mają mieć znaczniki elektroniczne, małe układy scalone w jednym z wielu modeli, które powinny doradzać konsumentom (zlewom) i producentom (źródłom), ile prądu może wytrzymać dany kabel. [Wszystkie kable USB 3.1 CC są wymagane do osadzenia eMarkerów, ale nie widziałem jeszcze jednego na otwartym rynku].

Na dzień pisania (styczeń 2017 r.) Każdy dział elektroniki (w tym Walmart) może mieć około 20% (1 na 5) ładowarek z funkcją kontroli jakości i żaden z funkcją PD. Mam przeczucie, że ta proporcja się nie zmieni.

Podsumowując, najbardziej kompatybilny podpis portu ładowania wydaje się być w stylu chińskim, z połączeniami D + / D- zwartymi i zmiennymi względem GND i VBUS.