【乾貨】你想知道的PD移動電源知識都在這裡!

2020-12-18 電子工程專輯

PD快充的發展

PD全稱Power Delivery，中文意思為電源傳輸管理。y2oEETC-電子工程專輯

2014年8月，USB-IF發布了極具革命性意義的TYPE-C 1.0接口標準和USB PD2.0標準，創新性地實現了在專用的通信線CC上，進行USB PD通信信號傳輸。y2oEETC-電子工程專輯

2017年2月，USB-IF發布了USB PD3.0的重要更新，旨在一統快速充電技術規範的PPS(Programmable Power Supply)，實現對高通QC4.0/3.0、聯發科PE3.0/2.0、華為/OPPO等方案的收編。y2oEETC-電子工程專輯

2017年10月，iPhone8、iPhoneX發布，宣布支持PD快充協議，PD普及步入快車道y2oEETC-電子工程專輯

USB-IF推廣PD的目的是統一快速充電協議，從市場的變化來看，也正在朝這個方向發展，高通QC4.0協議和MTK3.0協議都採用了PD3.0的PHY層設計。不過可以預見，從多協議並存到統一至少還需要2-3年時間，在此期間，多協議仍然是配件市場的發展主流，而在眾多協議之中，PD協議將會是客戶的硬性指標。y2oEETC-電子工程專輯

選擇合適的架構

要設計一款好的PD移動電源，選擇合適的架構非常重要。目前市面上主要有硬體SOC、軟體SOC、MCU+DC-DC三種架構：y2oEETC-電子工程專輯

y2oEETC-電子工程專輯

就移動電源架構而言，並沒有「絕對的最優與最差」，更多在於「誰最能解決客戶的痛點」以及「誰最能適應技術發展的需求」。y2oEETC-電子工程專輯

 軟體SOC架構y2oEETC-電子工程專輯

軟體SoC架構是把MCU和DC-DC集成在同一顆SoC晶片上，既滿足靈活性的需求，也有集成度高、外圍器件少的特點。但MCU和DC-DC兩種技術的發展路線完全不同，工藝差異也很大，要在同一顆晶片上集成MCU和DC-DC，做到高可靠性難度非常大。目前，還沒有特別成熟穩定的軟體SOC PD晶片。因此，建議謹慎選用軟體SOC的架構的PD移動電源方案。y2oEETC-電子工程專輯

 硬體SOC架構y2oEETC-電子工程專輯

硬體SOC架構把PD協議固化成硬體，具有成本低、開發速度快的特點。很多人認為在不追求功能多樣化的情況下，硬體SOC是最好的選擇，這往往是他們忽略了PD協議的發展過程以及PD協議的完整性。PD協議的完整性，在於提供了電能和數據、音視頻傳輸的完整協議框架，同時又留有VDM，即自定義數據包功能，讓企業可以進行私有協議處理，以及電池管理、固件升級、私有加密等，所以各家產品依然有協議的「私有」成份存在，未完全統一。因此，即便你的產品過了認證，也未必能兼容市面上的所有設備。也許有人會說，我的產品已經獲得了USB-IF的認可，不兼容那是設備的問題，不是我產品的問題。然而，終端用戶並不會考慮你的產品認證不認證，只會看你的產品能不能給自己的終端進行充電。所以從PD協議的發展過程以及完整性考慮，目前並不推薦選用硬體SOC設計PD移動電源產品。y2oEETC-電子工程專輯

 MCU+DC-DC架構y2oEETC-電子工程專輯

目前看來，PD產品的成熟周期至少需要2-3年時間，在此之前，PD協議的靈活性對於產品的兼容性尤為重要，而能夠同時兼顧可靠性與兼容性的架構正是MCU+DC-DC架構。目前市面上的一線主流PD半導體廠商，如賽普拉斯、TI、芯海科技等，皆是採用MCU+DC-DC的架構。y2oEETC-電子工程專輯
y2oEETC-電子工程專輯
典型的MCU+DC-DC架構的移動電源設計y2oEETC-電子工程專輯

相對於其它的架構，MCU+DC-DC架構主要特點是：y2oEETC-電子工程專輯

MCU性能強大、協議全、升級空間大y2oEETC-電子工程專輯

MCU+DC-DC架構都會選用性能強大的MCU作為主體，以芯海科技的Smart PD MCU CSS32G020為例，選用ARM® Cortex™-M0內核，支持PD3.0 PPS等各種常用的快充協議。晶片集成多種協議PHY層，通訊內容可通過軟體進行升級，可以適應市面上的多種手機的快速充電需求。y2oEETC-電子工程專輯

資源豐富，靈活度高y2oEETC-電子工程專輯

對於目前的PD移動電源一般都是A口與C口同時存在，協議分配一般是PD協議放C口，其他快充協議放A。但是對於兩個口同時接設備的場景，不同的客戶對這部分的功能定義不一樣。y2oEETC-電子工程專輯

從功能定義角度出發，對於PD移動電源核心功能是PD快充，無論什麼情況下C口的輸出功率都不應該受A口的影響，否則很多設備（如筆記本）因為C口降功率而無法充電。對於這部分的客戶需求為：任意一個口接設備都有快充，A口和C口都接設備時，C口保持快充，A口只輸出5V。y2oEETC-電子工程專輯

從成本定義角度出發，兩個口同時接設備保持PD輸出成本太高，這部分客戶需求為：任意一個口接設備都有快充，A口和C口都接設備時只能共同輸出5V。y2oEETC-電子工程專輯

進入快充時代，移動電源的定義再也不會像傳統移動電源那樣功能單一，不同的客戶對於多口控制的邏輯需求會不一樣，另外還有顯示方式，報警方式，控制方式都會有不同的需求。y2oEETC-電子工程專輯

而對於功能定製化，恰恰是MCU的傳統強項，可以支援到客戶的多樣化需求。y2oEETC-電子工程專輯

免拆機固件升級功能y2oEETC-電子工程專輯

傳統的移動電源產品，如果因為兼容性、協議升級、客戶修改變更等問題，需要升級固件，只能回收-拆殼-重新燒寫固件，成本非常高。PD3.0 V1.1定義了固件升級功能的規範，就是為了解決這個問題，是PD3.0對PD2.0的一個重大升級。由於PD協議具有發展速度快和允許私有化的特性，固件升級的需求會更多。y2oEETC-電子工程專輯

芯海科技的CSS32G020很好的解決這個問題：通過TYPE-C接口升級固件。如果遇到需要升級固件的情況，無需拆機，把產品通過數據線連接到PC就可實現升級，這是硬體SOC架構所無法比擬的。y2oEETC-電子工程專輯

快速開發y2oEETC-電子工程專輯

開發成本高，一直是MCU+DC-DC方案的痛點。特別是PD協議動輒上百頁的英文資料，對軟體工程師是一個很大的挑戰。為了解決客戶的這個痛點，芯海科技專門推出了Smart PD圖形化開發工具。用戶無需了解PD規格的細節，也不用學習軟體開發，只做簡單的勾選配置，就可以完成PD移動電源的軟體開發。可以設置的內容包括PDO、RDO、VDM、企業專用VID、PID、TID等信息，以及移動電源的各項參數，譬如：過流值、過壓值、溫度保護參數、電池內阻參數、顯示方式等。y2oEETC-電子工程專輯

結語：

從PD協議的發展過程以及完整性考慮，最適合PD移動電源設計的架構是MCU+DC-DC架構。在PD協議完全統一快充之前，支持固件升級、配合圖形化開發工具，是開發PD移動電源的最佳選擇。y2oEETC-電子工程專輯

y2oEETC-電子工程專輯

y2oEETC-電子工程專輯
關注最前沿的電子設計資訊，請關注「電子工程專輯微信公眾號」。y2oEETC-電子工程專輯

 y2oEETC-電子工程專輯

相關焦點

  • 關於移動電源的所有知識點集合,你想了解的都在這裡!
    以目前的市面上的移動電源來說，能量轉化率一般在80%-90%之間。問：用移動電源給手機充電會不會把手機充壞？答：正常情況下不會，如今的移動電源輸出電壓都基本會控制在標準範圍內，設計、用料沒有問題的情況下充電效果跟原充、電腦 USB 接口是一樣的，不存在充壞手機的情況。
  • Odec 20W PD移動電源:iPhone 12系列最佳PD移動電源
    但是Odec用最新的移動電源將它從公園中淘汰了。在本文中，我們將快速瀏覽其所有關鍵功能，並向您介紹所有相關信息。因此，無論您擁有最新的iPhone 12系列手機還是Android旗艦，包括Google Pixel 5，OnePlus 8，三星Galaxy Note 20和類似設備，您都將能夠利用全部20瓦的電源。
  • 只有撲克牌大小的PD移動電源,你用過嗎?
    我相信大家對移動電源一定不會陌生，畢竟在數碼產品多如牛毛今天，如果外出不隨身攜帶一個移動電源，那這手機電量啥的真的很難撐過一天。也正因如此，移動電源市場一直都是處於火熱的狀態，各種各樣的移動電源可謂是琳琅滿目！
  • Switch必備配件推薦:PRO手柄+移動電源
    在之前那期「2020新手小白購買Switch需要知道哪些知識RE，最全乾貨」文章裡，評測君提到過關於Switch配件的內容，也有不少小夥伴說希望評測君能單獨做一期Switch配件的文章。正好前些日子Switch Pro手柄再次出貨，評測君也趁著這個機會入手了任天堂明星大亂鬥和異度之刃2的限定版手柄，所以今天我們就來聊一聊評測君認為Switch必備的兩個配件：Pro手柄和移動電源。如果你還在猶豫是否入手Pro手柄或者不知道挑選哪款移動電源，相信本期內容也會對你有所幫助。
  • 不鏽鋼鏡面+PD!紫米太空移動電源拆解
    常見的移動電源採用鋁殼製造，邊緣都需要做一刀倒角避免刮手，而紫米太空移動電源則是整個都是圓潤弧邊設計，工藝接近完美。上下殼體與ABS+PC內骨架完美貼合出圓弧過度，鋁殼移動電源要上都要做一刀防邊緣銳利刮手，紫米太空移動電源刮手？不存在的。
  • 使用Zendure 100W PD快充的移動電源是什麼體驗
    為了避免四處尋找電源插口的窘境，大家往往需要攜帶一到數個移動電源。而傳統的移動電源往往無法為筆記本供電，當需要使用筆記本辦公時，我們只能無奈的被限制在電源插座處無法移動，直到SuperTank的出現倒是讓我們看到了另一種可能。
  • 支持30W PD快充,能帶去國外用的移動電源,你用過嗎?
    支持PD快充的移動電源，我相信大家一定不會陌生，畢竟這兩年連iPhone都開始使用PD充電協議了，但是如果我問「能出國使用」的PD快充移動電源，我相信大家一定會陌生吧？就在前兩天，有小夥伴私信筆者說，雖然疫情如此嚴重，但是他還是被安排要去國外出差，問我能不能推薦一款在國外也能用的支持PD快充協議的移動電源。筆者一聽到這樣的要求，那是必然得安排上，而且是安排妥妥的。IDMAX大麥CH06三合一充電寶就是我要推薦的移動電源，品牌方也將這款移動電源稱作充電先生！
  • 紫米USB PD 移動電源拆解與評測:HUB 功能亮眼
    在移動電源方面有著雄厚研發實力的紫米科技，率先推出了ZMI 10號移動電源這款20000mAh容量的Type-C PD移動電源，型號為QB820，電池容量20000mAh，典型能量72Wh，支持Type-C雙向快充，可以充筆記本，支持蘋果MacBook。
  • 戶外移動電源這麼強,聚儲戶外移動電源推薦給你
    本網1月13日訊 戶外移動電源深受廣大旅遊愛好者的喜愛，那您知道戶外移動電源的功能是什麼嗎？有哪些特點嗎？聚儲戶外移動電源為大家整理了一些。現在的智慧型手機電源之所以容量不足，也是因為現在的數碼產品主要追求產品外觀，導致電池體積變小，隨之電池容量減小，但是戶外移動電源不一樣。2、用途非常廣泛，移動電源不僅可以為手機和筆記本電腦充電，還可以通過USB接口為其他行動裝置充電。由於目前市場上的所有移動產品都使用USB接口，所以所有移動電源都可以為大部分數碼產品充電。
  • 當PD快充遇上移動電源,高效生活就此開啟
    每個人能夠改進的地方都有所不同，但是相信不少人都希望通過科技的力量讓自己的生活更加的高效，例如擁有一款PD快充移動電源。在2019年你的移動電源支持PD快充嗎？如果答案是否定的，那麼今天的分享就一定不要錯過了。首先PD快充是什麼意思呢？
  • 乾貨!你想知道的貓傳腹知識點,都在這裡了!
    這是一篇科普向的乾貨文章，這是一篇科普向的乾貨文章，這是一篇科普向的乾貨文章，重要的事說三遍！本文針對貓傳腹相關的知識，包括貓傳腹到底是什麼，怎麼引起的，有什麼症狀，要做哪些檢查診斷，怎麼治療以及如何預防，所有你想知道的，全都有！
  • 18W雙向PD快充 aigo X10P移動電源讓你告別低電量恐慌
    大家都聽過「低電量恐慌」吧？特別是經常出門在外的人士，手裡少不了幾個電子設備，恐怕都為電量操碎了心。很多人會說，可以帶移動電源啊，確實它可以解決我們的「低電量恐慌」，但是市面上很多充電寶個頭都很大，買不對分分鐘就會變成沉重的負擔。那有沒有既能滿足電量需求，又小巧方便攜帶的移動電源呢？
  • PD18W快充+七種協議 奧睿科2w毫安移動電源評測
    【PConline 評測】自從手機進入了智能時代，手機的性能也是越來越強大，但隨之而來的也是功耗的增加，在電池技術發展緩慢的今天，似乎很多廠商除了增大電池容量，都想不到其他增強手機續航的辦法。ORICO FIREFLY-K20P參考價格￥169這時候，第三方的硬體廠商給出了解決方案，移動電源橫空出世，也迅速爆紅，時至今日，似乎沒有誰會不認識移動電源。那麼，趁著這個機會，我們就給大家帶來一款奧睿科移動電源，看看如今的移動電源又有什麼值得讓我們驚喜的地方？
  • USB PD快充呈現普及趨勢,PD快充移動電源成為新需求
    現如今,幾乎市面上被熟知的各大旗艦機型都標配了USB PD快充技術,也致使市面上USB PD配件數量出現激增。PD充電頭,PD移動電源,PD數據線等等產品令人眼花繚亂。以PD快充移動電源為例,儘管市面上PD快充移動電源的選擇很多,但品質卻是良莠不齊,一不小心可能就入手了劣質的PD快充移動電源,不僅不能夠提升充電效率,還會讓人對PD快充的能力產生懷疑。
  • ZMI 10號USB PD移動電源拆解與評測
    在移動電源方面有著雄厚研發實力的紫米科技，率先推出了ZMI 10號移動電源這款20000mAh容量的Type-C PD移動電源，型號為QB820，輸入和輸出性能相當強大，支持蘋果MacBook，輸入5-20V 45W，輸出TYPE-C 5-20V 最大40W。
  • 「X」設計語言支持PD,黑鯊雙向快充移動電源評測
    近兩天黑鯊商城上架了一款移動電源——黑鯊雙向快充移動電源，定價為119元，它支持快速充電技術，可以為手機迅速回血充電，下面我們就一起來看看吧。一、黑鯊雙向快充移動電源開箱黑鯊雙向快充移動電源外部輪廓十分硬朗，稜角分明。延續了黑鯊遊戲手機2系列的「X」設計語言，鎧甲機身與銀翼保護塗層相得益彰。正面有呼吸燈條和一枚綠色按鍵額外顯眼，是移動電源的電量顯示按鍵。
  • 移動電源什麼牌子好,耐用的移動電源品牌推薦
    以前的一段時間裡，我對移動電源的選擇標準就是安全，隨著新國標的普及，現在市面上的移動電源都是通過國標標準的，所以相對來說也是比較安全的。最後就是移動電源的電池容量要足夠大，而現在我更需要一個在前兩者的基礎上回血速度更快的移動電源。
  • 拆解報告:aigo 20000mAh 18W PD雙向快充移動電源F20000PD
    此前充電頭網已經陸續拆解並分享了三款aigo品牌移動電源，分別為aigo二合一移動電源AC500PD、10000mAh PD雙向快充移動電源S100PD和F1000PD，這三款移動電源各有千秋，可以說是針對不同用戶群體進行設計的，有興趣的小夥伴可以看看。
  • DIY一個超大容量移動電源
    由於本人換機較勤，買電池不是一個好辦法，因此DIY移動電源成了我的首選，上淘寶找了找，都是一些小容量的，4000毫安的移動電源售價大概在100元左右，許多消費者都容易被這個數值蒙蔽，以為4000毫安能充很久，這裡給大家普及一下知識先： 移動電源是利用組合鋰電池加上升壓板進行組裝的，常規的移動電源使用18650鋰電池，為什麼我們要把他叫鋰電池呢？
  • iPhone和華為P30都能快充,綠聯PD迷你移動電源是如何做到的
    自從iPhone8及之後的iPhone都支持快速充電後，蘋果設備周邊的快充配件也迎來了高速發展，從蘋果PD充電器到USB-C轉Lightning線，蘋果設備也有了自己的快充方案。而在近期，國內知名數碼品牌UGREEN綠聯甚至還推出了蘋果PD移動電源，讓蘋果用戶在戶外也能隨時隨地享受快充的體驗。