¿Cómo funciona la entrega de energía USB con voltajes superiores a 5V sin dañar los periféricos de 5V?

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Tengo un Qi pad de carga inalámbrica para mi Teléfono, alimentado a través de un puerto micro-usb. Las marcas en él indican que aceptará los 5V típicos que ofrece casi todos los puertos USB, o aceptará 9V para "carga rápida".

Tenía la impresión de que los estándares USB no permitían más de 5V.
Mi investigación muestra que USB Power Delivery tiene varios perfiles (hasta 20V) y una versión de revisión 2.0 1.2 incluye un perfil de 9V.

Ahora me pregunto: ¿Cómo pueden proporcionarse voltajes superiores a los 5V normales sin preocuparse por dañar un teléfono costoso cuando se los conecta directamente (sin almohadilla inalámbrica)? Si las cosas se ejecutan a diferentes voltajes, ¿no causaría eso un problema?

En este ejemplo, 9V se usa para una carga rápida, pero ¿podría enviarme ese 9V a mi teléfono? ¿Los teléfonos tienen una garantía para esto? El estándar USB permite hasta 20V. Eso es mucho cuando se espera solo 5V. Algunos dispositivos "tontos" se apagan directamente desde el USB, como los LED baratos y los ventiladores que no tienen IC. ¡Seguramente soplarían sobre 20V!

Supongo que se intercambian datos entre la fuente de alimentación y el periférico, lo que finalmente indica a la fuente de alimentación si está bien o no proporcionar más de 5V. Sin embargo, algunos cables de carga USB no tienen pines de datos, lo que puede permitir una carga más rápida . En este caso, parece que no tener pines de datos sería una restricción. Tal vez la fuente de poder tendría que por defecto a 5V ?. Desafortunadamente no puedo encontrar un protocolo / explicación explícita de cómo se manejan los diferentes potenciales.

    
pregunta Bort

2 respuestas

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Su conjetura inicial es correcta, los IC como el TPS65982 manejan la negociación de poder, y uno en particular se encarga de Toda la especificación de voltaje de 5-20V.

Actualizar

Para USB-PD a través de micro-usb, debe hacerse a través de un cable compatible con PD. USB-OTG agregó un pin adicional a los micro conectores (el pin ID) que se deja flotando en el conector micro-b. Un dispositivo USB-PD usa ese pin para negociar el perfil de energía para determinar si el cable es compatible con PD.

Sus dispositivos 'tontos' no se dañan porque USB-PD tiene un 'perfil de inicio', por defecto es 5V / 2A (en la versión 1.0):

Comodicelanotaalmargen,siestáutilizandouncable'tonto'(inclusosiestáconectadoaundispositivointeligente),todoloqueobtendráes5V/1.5A.

Sinembargo,unavezqueseconectaundispositivointeligente,puedenegociarunperfildePDmásaltoatravésdelVbusutilizandoelprotocolodecomunicaciónPD,queesunprotocoloBSFKde24MHz.

LaespecificaciónPD2.0esunpocodiferente.Lassalidasdepotenciafijasde1.0hanquedadoendesuso,yexisten4nivelesdevoltajenominalconcapacidadesdecorrientevariables:

TambiénsehaactualizadoparaincluirconectoresdetipoC,que,comoustedmencionó,tienenelpinCCyutilizanlacodificaciónBMCparacomunicarseenesepin.Sinembargo,esimportantetenerencuentaqueesteprotocolotambiénescompatibleconlosdispositivosUSB2.0queimplementan1.0también.

Actualización20170206

AñadiendonuevainformaciónbasadaenlarespuestadeAliChen.SudispositivopuedeutilizarelprotocolodecargarápidadeQualcomm,queutilizalaslíneasdedatosparanegociar.Específicamente,eldispositivoportátilcolocaunpardevoltajesenlaslíneasD+yD,yelICdecargarápidaaplicaunvoltajediferentedependiendodesielICestáconfiguradoparaconectarseadispositivosdeclaseAoB.ParaQuickCharge3.0,latabladenegociacióneslasiguiente:

Paradeterminarsiestoseaplicaausted,simplementeconecteuncableUSBquenotengalíneasdedatosdentrodesucargadorinalámbricoodesuteléfono.Silee9V,entoncesnoestáusandoelprotocolodeCargaRápidaparanegociarelvoltaje(o,almenos,noestánegociandosobrelaslíneasdedatos,yaquepodríahaberotrosprotocolosenuso).Además,yprobablementemásefectivo,tambiénpodríaponerlaslíneasD+yDenunalcance,yobservarloscambiosdevoltaje.Aquítambiénhayundiagramadeestadoparareferencia,tomadodeunICdecargarápida3.0,el NCP4371 :

Fuentes:

enlace enlace enlace enlace enlace

    
respondido por el MDMoore313
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En aras de la precisión, siento que necesito refinar un poco la respuesta de BigHomie.

La principal preocupación de OP es no dañar los dispositivos que no toleran VBUS por encima de 5V. La respuesta es simple: de manera predeterminada, un puerto USB proporciona inicialmente la misma potencia segura de 5 V, y nada más.

Los voltajes y capacidades más altos de los proveedores de energía solo están disponibles en negociaciones mutuas entre un dispositivo (consumidor) y un puerto (proveedor). Si el dispositivo no admite esta inteligencia, no se entregará una potencia elevada y no se producirá ningún problema. [ ADDENDUM : los detalles de la identificación de las capacidades de Power Delivery y los mecanismos de negociación son engorrosos y siguen evolucionando, y están más allá del alcance de un solo artículo de intercambio de pila ]

Ahora sobre el estado actual de la DP: desafortunadamente, las especificaciones parecen evolucionar un poco más rápido de lo que los colaboradores de wikipedia se molestan en verificar. En la nueva Rev.3.0 de especificaciones de PD (V1.0a, 25 de marzo de 2016, + ECN del 2 de agosto de 2016), las negociaciones BFSK sobre VBUS se deprecian.

En realidad, el PD v1.0 con negociación de PD sobre VBUS con codificación de datos BFSK nunca despegó, tal vez uno o dos dispositivos se crearon en todo el mundo. Por lo tanto, actualmente en el futuro, la única forma de negociar la entrega de energía es a través del pin CC tipo C.

[ ADDENDUM2 : también hay tipos patentados de PD, como Qualcomm "Quick Charge", los detalles del protocolo son desconocidos ]

[ ADDENDUM3 : tras una investigación adicional por pura curiosidad, parece que la tecnología QCOM QCharge ya está capturada la mayor parte del mercado móvil , mientras que el estándar oficial de PD se está quedando atrás, y podría ser un fracaso, como todos los anteriores BC1.1, BC1.2, PD1.0, PD2.0 "estándares" eran]

    
respondido por el Ale..chenski

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