随着Type-C接口在手機(jī)、電腦等便攜設備上普及，日(rì)常使用中或許會遇到如(rú)下問(wèn)題。
1. 爲什麽這個Type-C充電器充電這麽慢(màn)？
2. 電腦的Type-C充電器能給手機(jī)充電嗎(ma)？
3. PD充電？Type-C充電？有什麽區别？
要解答以上幾個問(wèn)題，就(jiù)得(de)了解一下基本設計(jì)了。
快(kuài)充 VS 慢(màn)充
普通充電，使用USB Type-A Standard接口轉USB Type-B Micro接口的連接線給手機(jī)充電。
充電頭端的USB Type-A Receptacle作(zuò)爲電源輸入端，連接手機(jī)端的USB Type-B Micro接口作(zuò)爲電源輸出端。
在沒有充電協議(yì)的加持下，充電器最大(dà)隻能對外提供5V@900mA（USB3.0 是 900mA，USB2.0是500mA）的充電功率。
這是USB Type-A/B接口的硬件(jiàn)設計(jì)規範，那麽這樣的設計(jì)最大(dà)提供 4.5W的充電功率。
使用USB Type-A Plug 轉USB Type-C Plug的連接線給手機(jī)充電。
充電頭端的USB Type-A Receptacle作(zuò)爲電源輸入端，連接手機(jī)端的USB Type-C接口作(zuò)爲電源輸出端。
Type-C接口規定，Power Source端供電能力取決于cc上的Rp電阻。
Power Sink端cc下拉Rd=5.1K，根據cc分(fēn)壓即可(kě)确定Power Source端的供電能力。
一般來(lái)說(shuō)，Type-A Plug轉Type-C Plug的連接線，Type-C端的Rp會聲明其支持5V@3A的供電，但(dàn)是得(de)配套專用的充電頭。
由于轉接線和充電頭可(kě)能不是配套的。如(rú)果充電頭端的USB Type-A Receptacle隻能提供5V@900mA，那麽即使轉接線Type-C Plug端Rp聲明爲 5V@3A，也沒法給手機(jī)最大(dà)提供5V@3A的充電功率，還(hái)有可(kě)能損壞充電頭。
在沒有充電協議(yì)的加持下，Type-C轉接線最大(dà)可(kě)以支持 5V3A的充電功率，即最大(dà)15W的充電功率。
這就(jiù)是Type-C充電，屬于硬件(jiàn)設計(jì)規範。
快(kuài)速充電
實際上，不管是Type-C接口，還(hái)是Micro USB接口，都(dōu)出現過支持超過硬件(jiàn)接口設計(jì)規範充電功率産品。
這些都(dōu)是快(kuài)充協議(yì)的功勞，而且大(dà)都(dōu)是利用轉接線中的USB2.0 D+/-兩個線完成通訊。
注意，這裡(lǐ)的通信不是USB通信，隻是利用D+/-兩根線，設計(jì)的通訊協議(yì)而已。這種協議(yì)屬于私有協議(yì)，各家設計(jì)均不相(xiàng)同，詳細協議(yì)此文不作(zuò)介紹。
但(dàn)是，快(kuài)充的原理(lǐ)都(dōu)是通過私有協議(yì)協商後，充電器端會提高充電電流或者充電電壓，以滿足設備快(kuài)充。
手機(jī)市場巨大(dà)，各家雖然都(dōu)采用同樣的Type-C接口作(zuò)爲充電接口，但(dàn)是基本都(dōu)設計(jì)了自(zì)家的私有快(kuài)充協議(yì)。
關于手機(jī)的快(kuài)充，有三點是關鍵。充電頭、充電線、充電設備。
以某手機(jī)爲例，支持最新的FCP快(kuài)充協議(yì)，在使用原裝充電器和充電線的情況下，最大(dà)支持66W充電，就(jiù)是所謂的超級快(kuài)充。充電電壓達到11V，充電電流最大(dà)達到6A。
連接充電後，首先充電頭端會發起FCP快(kuài)充識别協議(yì)，同時充電線的接頭裡(lǐ)面也設計(jì)有識别IC。當充電頭通過FCP協議(yì)正确識别了手機(jī)和充電線後，手機(jī)充電才會進入超級快(kuài)充。
爲了實現66W超級快(kuài)充，充電線材需要承受6A的大(dà)電流，因此必須設計(jì)一個識别 IC，防止使用普通線材發熱(rè)起火(huǒ)（充電線接口也設計(jì)爲橘黃(huáng)色和普通線材做出區分(fēn)）。
當使用的充電頭，或者充電線不是原裝的，都(dōu)隻能實現普通充電模式。手機(jī)同時支持PD快(kuài)充，顯示爲快(kuài)速充電。原裝充電器加充電線才會顯示爲超級快(kuài)充。
這就(jiù)是爲什麽充電器或者充電線不原裝的話(huà)，充電速度很慢(màn)的原因。
PD快(kuài)充
PD全稱Power Delivery，是USB-IF協會設計(jì)并推廣的一種快(kuài)充協議(yì)，以解決移動電子設備快(kuài)充協議(yì)混亂的局面。當前PD3.1協議(yì)可(kě)以最大(dà)支持 240W的充電功率，幾乎涵蓋了所有的移動電子設備。
支持PD快(kuài)充，必須采用USB-C to USB-C的連接線，因爲PD快(kuài)充是基于PD協議(yì)實現的。
PD協議(yì)是在Configuration Channel上實現的，即下圖中的A5或者B5。
USB Type-A轉 USB Type-C充電線中是沒有cc通訊的。
如(rú)下圖，當充電設備通過USB-C to USB-C的充電線連接後，雙方的cc都(dōu)會連接。
經過Power Negotiate後，充電器端會提高供電電壓或者電流，以實現快(kuài)充。
圖片來(lái)源于USB協會官網開源技術(shù)文檔
PD在Power Negotiate上比較簡單。如(rú)下是筆記本電腦的Type-C接口上的cc 通訊。
1. Power Source端發送Source Capability（包含1-4組Power Level）
2. Power Sink根據自(zì)身(shēn)需求請(qǐng)求一組合适的Power Level
3. Power Source安裝 Power Sink請(qǐng)求提升電壓，設置限流阈值即可(kě)
抓取PD通信波形，以及Vbus變化情況，如(rú)下圖。
當然，PD協議(yì)不僅僅會完成Power Negotiate，還(hái)會繼續完成AltMode配置，實現DP、TBT、USB4、PCIe 等高速協議(yì)的通道配置。
筆記本的充電需求一般在45W-90W，因此Type-C接口就(jiù)是第一選擇，同時支持 PD快(kuài)充協議(yì)。
一個USB-C口就(jiù)可(kě)以實現USB+DP+PD全功能。
顯然筆記本電腦使用的 Type-C充電器也采用了PD快(kuài)充協議(yì)，其對外有 4 組供電等級聲明。
那麽用它對手機(jī)充電時，手機(jī)請(qǐng)求合适的充電等級即可(kě)。
多協議(yì)兼容
私有協議(yì)各有優勢，但(dàn)是互不兼容。當Power Source端和Power Sink端的快(kuài)充協議(yì)不一緻，那麽就(jiù)猶如(rú)雞同鴨講，無法實現快(kuài)充了。
事(shì)實上，私有快(kuài)充協議(yì)不兼容問(wèn)題已經有工(gōng)程師(shī)提出了解決方案，那就(jiù)是多協議(yì)解碼器。
通信協議(yì)實質上就(jiù)是一定規則的電平變化，那麽使用軟件(jiàn)配合 MCU 必然可(kě)以實現多協議(yì)兼容。如(rú)果Power Source端或者 Power Sink 端采用了多協議(yì)解碼器，就(jiù)如(rú)同學習了多門(mén)“方言”。不管是“廣東話(huà)”還(hái)是“陝西話(huà)”，協議(yì)解碼器都(dōu)能“說(shuō)” 或者 “聽”。
芯海科(kē)技針對多協議(yì)充電推出完整的解決方案。
CS32G020系列是芯海科(kē)技推出的支持USB Type-C和PD3.0協議(yì)的USB Type-C控制器，可(kě)應用于PC電源适配器、手機(jī)充電器、移動電源、車充、HUB 等領域。
CS32G020内嵌 ARM® Cortex™-M0 内核，主頻最高 48MHz，可(kě)以支持很廣範圍的工(gōng)業控制應用和需要高性能 CPU 的場合。内置 64K 字節程序flash，數據flash 大(dà)小可(kě)配置(與程序flash共享) ,4K 字節 LDROM，8K 字節 SRAM。CS32G020 封裝包括 QFN24 和 QFN32。
CS32G020支持PD、QC4.0、SCP、FCP、AFC等快(kuài)充協議(yì)。
此外，芯海旗下可(kě)适用電源PD快(kuài)充應用的典型芯片有CSU3AF10、CPW3301等多款産品。
CSU3AF10是一款廣泛适用于移動電源、儲能電源、無線充、車充等應用領域的通用型、單通道PD快(kuài)充控制器，内嵌MCU，主頻最高24MHz，内置64KB Flash，是CS32G020的精簡版本，在保留相(xiàng)應的核心功能基礎上，新增了USB PD3.1、UFCS等協議(yì)的支持。
CPW3301是一款适用于充電器、适配器等應用領域的高性能、高集成度的Type-C PD控制器，可(kě)用于USB-A 和TYPE-C雙端口輸出的快(kuài)充協議(yì)IC，集成恒壓、恒流、以及恒溫控制環路(lù)，集成高精度的電流采樣和電荷泵電路(lù)。
芯海科(kē)技的PD快(kuài)充芯片内置MCU架構與私有協議(yì)PHY，擁有性能強大(dà)、功能全面、功耗低及強加密的安全措施。同時，芯海完善的Smart PD開發生(shēng)态，具有檢測精度高、資源豐富、協議(yì)靈活與兼容性好、豐富的參考資料、高效易用的開發工(gōng)具等優勢，能夠爲終端電源産品提供全方位解決方案。