高通Quick Charge高速充电原理分析

Posted 2020-09-30 lxjshuju

1 QC 2.0

1.1 高通Quick Charge 2.0 高速充电原理分析

高通的QC2.0高速充电须要手机端和充电器都要支持才行。

当将充电器端通过数据线连到手机上时，充电器默认的是将D+和D-短接的，这样手机端探測充电器类型是DCP(參见本人还有一篇博文《高通平台USB2.0和3.0接口充电器识别原理》)。手机以默认的5V电压充电，接着步骤例如以下：

1) 假设手机端使能了高速充电协议。android用户空间的hvdcp(high voltage dedicated charger port)进程启动，而且在D+上载入0.325V的电压维持超过1.25s上；

2) 充电器检測到D+上电压0.325V维持超过了1.25s。就断开D+和D-的短接，因为D+和D-断开，所以D-上的电压不再尾随D+上的电压0.325V变动。此时開始下降；

3) 手机端检測到D-上的电压从0.325V開始下降维持1ms以上时，hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，假设是9000000uV，就设置D+上的电压为3.3V。D-上 的电压为0.6V，否则设置D+为0.6V。D-为0V；

4) 充电器检測到D+和D-上的电压后，就调整充电器输出电压。详细D+和D-上的电压和充电器输出电压相应如Table 1-1所看到的：

Table1-1

注意：当DP=0.6 V，而DM=3.3 V时。表示Quick Charge将进入continuous mode(也就是QC3.0模式)。

參考 smbchg_prepare_for_pulsing()。

1.2 Parallel Charging

Question: 单独的PMI8952的充电最大电流是多大？

Answer:

单独PMI8952最大充电电流是2.0+A。可是实际电流应该不到2A，主要是依赖于PCB板子的布局和thermal等參数强相关。

Question: 假设採用并行充电。那么PMI8952的充电电流一般多大呢？是自己主动的？还是能够指定的？

Answer:

假设是并行充电，PMI和SMB组合最大3.0A左右。自己主动调节各个通道的电流。

2 QC 3.0

由于全面使用了Type-C接口代替原来的MicroUSB接口，QC 3.0最大电流也提升到了3A。由于电压更低所以效率提升最高达38%，充电速度提升27%，发热减少45%。

QC 2.0提供5V、9V、12V和20V四档充电电压，QC 3.0则以200 mV为步幅，提供从3.6 V到20 V电压的灵活选择。

採用 QC 3.0时。便携式设备通过USB接口的D+和D-信号提交电压选择请求，在同一时间可能有不规律的USB数据通信。

关于QC3.0支持的总线电压（VBUS） 范围，A级为3.6 V至12 V。B级为3.6 V至20 V。QC 3.0在分立模式下等同于QC 2.0，以0 V、0.6 V、3.3 V三级逻辑通过静态D+/D- 值选择VBUS；在连续模式下，新的QC 3.0以200 mV小步幅添加或减少VBUS，让便携式设备选择最适合的电压达到理想充电效率。更具灵活性，其最大负载电流限制为3 A，最高功率可达60 W。

实际产品中都是最大18W(能够觉得是9V * 2A)。与QC 2.0是一样的。

Table 2-1 QC 3.0 Spec

识别顺序：先是5V时电流1.2A，然后电压升到9V。电流下降到0.2A (HVDCP_ICL_VOTER)，之后电压降到5V，电流不变；最后电压和电流同一时候上升。稳定在7V2.2A左右，功率到15~17W左右，这个识别过程大概15秒。

3 QC 4.0

QC 4.0也增加了“智能最佳电压技术”（INOV）。而且增加USB PD支持。

相比QC 3.0  200mV的步进电压调节档位。QC 4.0将会进一步优化INOV算法。将调节精度做到了10mV，比上代提了近20倍精度。将充电最高功率调整到28W，方案设计为5V/4.7A~5.6A和9V/3A，舍弃了12V的设计。且步进电压调整为10mV。如此大的电流值。步进电压将调整为10mV。这相对于如今的200mV是一个很大的进步。

4 Acronym

POWER_SUPPLY_DP_DM_DPR_DMR: R means Remove

POWER_SUPPLY_DP_DM_DPF_DMF: F means Floated, High-Z