Каков идеальный способ обработки контактов данных D+ и D- на адаптере питания USB, чтобы обеспечить совместимость с быстрой зарядкой на устройствах?

Каков идеальный способ обработки контактов данных D+ и D- на адаптере питания USB, чтобы обеспечить совместимость с быстрой зарядкой на устройствах? ... Я надеюсь выяснить, какой метод обеспечивает наилучшую совместимость со всеми USB-устройствами.

Для практических целей невозможно сделать действительно универсальное зарядное устройство, используя любую комбинацию неизменных коротких замыканий или резисторов на зарядном устройстве USB или линиях передачи данных целевого устройства, потому чтовы боретесь с производителями, которые пытаются помешать вам делать именно то, что вы пытаетесь сделать. Например, Apple реализует ряд схем управления зарядкой с использованием различных комбинаций резисторных делителей, устроенных таким образом, что только «согласованный» источник питания и целевое оборудование будут работать вместе. Хотя можно было бы выдвинуть аргументы в пользу того, что такие устройства обеспечивают оптимальную производительность зарядки, неясно, как это может иметь место для литий-ионных/литий-полимерных аккумуляторов, и более чем достаточная степень контроля зарядки может быть достигнута и достигается многими другими производителями без использования такие приемы. Пример одного из таких устройств Apple приведен ниже.

Однако, пойдя по стопам других, которые уже исследовали эту область, вы можете достичь достаточно хорошего компромисса.

Многие производители не публикуют спецификации своих пользовательских устройств, и лучшее, что вы можете сделать, это либо проанализировать их продукцию самостоятельно, либо поучиться у тех, кто уже сделал это и любезно предоставил свои знания.

Одним из таких источников является документация на USB-зарядное устройство Lady ADA / ADA Fruit Mintyboost.
Это больше сага, чем учебник!!! :-). Вы можете начать с конца и продолжить, чтобы узнать, как последняя версия использует то, что они знают, чтобы максимизировать совместимость, начиная с ранних учетных записей и следуя их пути развития. Оба подхода действительны в зависимости от того, как много вы хотите знать.

Домашняя страница Mint Boost
Обзор
Пошаговое описание процесса проектирования — полезно для дизайнеров

Здесь Тайны зарядки устройств Apple рассказывают вам о тайнах зарядки устройств Apple, а также некоторые другие полезные материалы по пути.

Ух / Вау! - один резистор Apple. Это от официального зарядного устройства iPhone 3GS:

Вот их список совместимости версии 2, на который стоит обратить внимание, если вы пытаетесь найти универсальное решение, так как в нем перечислены примеры, когда стандартное зарядное устройство НЕ работает, но где «кабельный взлом» позволяет ему работать полностью или частично.

например, приведенное выше приводит вас к особым случаям, таким как «взлом» серии Samsung D здесь или модификации RAZR V3 здесь .

Вот список результатов использования Minty Boost версии 3 с рядом мобильных телефонов.
Если вы эмулируете их интерфейс, вы сможете добиться аналогичной совместимости.

____________________________________

Обновление - конец 2016 года:

Контроллеры выделенного USB-порта для зарядки:

Пользователь SE florisla отметил существование «новых» ИС, предназначенных для обеспечения возможностей выделенного USB-порта для зарядки. В качестве примера он отмечает TI
«TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1 USB-контроллер выделенного порта зарядки».

Лучший способ обобщить его возможности - просмотреть сводку, приведенную в его техническом паспорте - см. Ниже:

Я нашел, что эта страница четко отвечает на ваш вопрос. Я цитирую соответствующие части ниже.

В BC1.2 описаны три различных типа USB-портов и два ключевых названия. Порт «зарядки» — это тот, который обеспечивает ток выше 500 мА. Порт «вниз по течению» передает данные в соответствии с USB 2.0. Спецификация BC1.2 также устанавливает, как каждый порт должен отображаться для конечного устройства, и протокол для определения того, какой тип порта реализован. Три типа портов USB BC1.2 — это SDP, DCP и CDP (см. рис. 1):

1. Стандартный нисходящий порт (SDP) Этот порт имеет подтягивающие резисторы 15 кОм как на линиях D+, так и на линиях D-. Ограничения по току описаны выше: 2,5 мА при подвешивании, 100 мА при подключении и 500 мА при подключении и настройке на более высокую мощность.
2. Выделенный зарядный порт (DCP) Этот порт не поддерживает передачу данных, но может обеспечивать зарядный ток свыше 1,5 А. Он имеет короткое замыкание между линиями D+ и D-. Этот тип порта позволяет использовать настенные зарядные устройства и автомобильные зарядные устройства с возможностью высокой зарядки без необходимости перечисления.
3. Нисходящий порт (CDP) Этот порт обеспечивает как сильноточную зарядку, так и передачу данных, полностью совместимый с USB 2.0. Он имеет подтягивающие резисторы 15 кОм, необходимые для связи D+ и D-, а также имеет внутреннюю схему, которая включается во время фазы обнаружения зарядного устройства. Эта внутренняя схема позволяет портативному устройству отличать CDP от других типов портов.

Даже при наличии спецификации BC1.2 некоторые производители электроники разрабатывают собственные протоколы для своих специализированных зарядных устройств. Когда вы подключаете одно из их устройств к зарядному порту, полностью совместимому с BC1.2, вы все равно можете получить сообщение об ошибке «Зарядка с этим аксессуаром не поддерживается». Несмотря на это сообщение, эти устройства все еще могут заряжаться, но зарядные токи могут быть очень малы. К счастью, почти все эти фирменные специализированные зарядные устройства идентифицируют себя по уровню постоянного тока, установленному на линиях D+ и D- резистором-делителем между 5 В и землей.

Добавленный комментарий:
можно считать, что уровни сигналов данных составляют 0,0–0,3 В для низкого логического уровня и 2,8–3,6 В для высокого логического уровня. Без сети, разделяющей напряжение на два закороченных контакта данных, напряжение на них свободно плавает. Несмотря на то, что скрученные провода данных обеспечивают некоторую защиту от паразитных электромагнитных сигналов, они все же потенциально могут индуцировать непредсказуемые напряжения в линии. С другой стороны, сеть с разделением напряжения фиксирует напряжение на безопасном уровне 2,5 В.

Для получения более подробной информации посетите страницу , которую я нашел, или взгляните на PDF-файл USB.org, описывающий спецификацию USB Battery Charging BC 1.2.

Обновление 2017 года:

Не существует идеального способа обработки выводов данных USB для обеспечения совместимости и «быстрой зарядки». Может быть много разных зарядных устройств, и есть много USB-устройств/телефонов/планшетов, которые нуждаются в зарядке. Исторически сложилось два подхода:

1. Устройство является «умным устройством». Он пытается обнаружить различные сигнатуры порта, к которому он подключен, и выбирает для себя правильный режим зарядки. Устройство, очевидно, делает это последовательно, и требуется время, чтобы преодолеть тайм-ауты.

2. Зарядный порт представляет собой интеллектуальный порт. Эта идея была реализована в некоторых чипах TI и концентраторах SMSC/Microchip. Идея для зарядного порта состоит в том, чтобы утверждать разные сигнатуры зарядных портов (Apple 2/2,7 В, Sony, последовательность BC1.1, BC1.2 или специальное зарядное устройство/стандарт Китая и т. д.) по одному. Опять же, поскольку не было возможности получить надежную обратную связь о том, что сигнатура зарядного устройства является правильной для конкретного устройства (кроме измерения подаваемого/потребляемого тока), определение последовательности занимает много времени, требует сбросов VBUS при выключении и включении, и т. д. Более того, батарея USB-устройства может находиться в нескольких различных состояниях заряда (разряжена, разряжена, полностью заряжена и т. д.), потребляемый ток не может быть надежным индикатором чего-либо, время ожидания системы становится недетерминированным, поэтому поиск Алгоритм /switch не может дать ничего хорошего.

Настоящая проблема возникает, когда и порт, и устройство пытаются быть «умными». Тогда все облажается, и все ставки сняты.

Спецификация USB Battery Charging 1.2 попыталась наложить ограничение: порт пассивный, а устройство инициирует последовательную подпись и измеряет ответ порта, и только потом устройство переходит в режим полного потребления (если ему это нужно). Предел был VBUS=5V.

Метод QualComm QC (быстрая зарядка) пошел еще дальше и позволяет увеличить стандартное напряжение USB с 5 В до 9, 12, 15 и 20 В. После того, как устройство установит некоторую последовательность сигналов низкого уровня на D+/D-, оно затем подаст сигнал зарядному устройству, какой уровень напряжения он может принять, установив определенные комбинации постоянного напряжения на проводах D+ и D-. Это очень простой метод.

Новые спецификации USB Power Delivery позволяют сделать порт и устройство действительно интеллектуальными. Первоначальная спецификация призывала к последовательному протоколу через VBUS (чтобы это произошло, VBUS не должен иметь сильной емкостной развязки). Эта спецификация теперь отменена в PD Rev3.0 с появлением разъема Type-C, а согласование между ролями питания портов и устройств (производителей и потребителей) осуществляется по выделенному проводу CC (каналу связи).

В дополнение к полному согласованию PD, кабели Type-C должны иметь электронные маркеры, маленькие микросхемы в одной из форм, которые должны информировать потребителей (приемники) и производителей (источники) о том, какой ток может выдержать конкретный кабель. [Все кабели USB3.1 CC должны иметь встроенные eMarkers, но я еще не видел ни одного на открытом рынке].

На момент написания (январь 2017 г.) в каждом отделе электроники (включая Walmart) может быть около 20% (1 из 5) зарядных устройств с функцией контроля качества и ни одно с функцией PD. Я нутром чувствую, что эта пропорция не изменится.

Таким образом, наиболее совместимая сигнатура зарядного порта, по-видимому, имеет китайский стиль, где D + / D- закорочены вместе и плавают относительно GND и VBUS.