Qual è il modo ideale per gestire i pin di dati D + e D- su un adattatore di alimentazione USB per essere compatibile con la ricarica rapida sui dispositivi?

Ho scoperto che molti caricabatterie da parete USB usano un partitore di tensione resistivo per impostare i pin D + e D- su una tensione specifica, di solito tra 2 e 3 volt. Altri caricabatterie da muro USB mettono in cortocircuito i pin D + e D- senza alcuna connessione ad altro. Dalla mia esperienza alcuni dispositivi non accettano una velocità di carica superiore a 500 mA sui caricabatterie utilizzando i divisori di tensione, ma si caricano fino al loro massimo ingresso su un caricabatterie con i pin dei dati in corto. Ho letto cose che suggeriscono che potrebbe essere vero anche il contrario, ma non sono stato in grado di verificarlo. Spero di capire quale metodo fornisce la migliore compatibilità con tutti i dispositivi USB.

Qual è il modo ideale per gestire i pin di dati D + e D- su un adattatore di alimentazione USB per essere compatibile con la ricarica rapida sui dispositivi? ... Spero di capire quale metodo fornisce la migliore compatibilità con tutti i dispositivi USB.

Ai fini pratici è impossibile realizzare un caricabatterie veramente universale utilizzando qualsiasi combinazione di cortocircuiti o resistori immutabili sul caricabatterie USB o sulle linee dati del dispositivo di destinazione perchéstai contendendo i produttori che stanno tentando di impedirti di fare esattamente quello che stai cercando di fare. Ad esempio, Apple implementa una serie di schemi di controllo della ricarica utilizzando varie combinazioni di divisori di resistori, disposti in modo che solo un alimentatore "corrispondente" e le apparecchiature di destinazione funzionino insieme. Mentre si potrebbero avanzare argomentazioni sul fatto che tali disposizioni consentano prestazioni di carica ottimali, non è ovvio come ciò possa valere per le batterie agli ioni di litio / polimeri di litio e un livello più che adeguato di controllo della carica può essere raggiunto da molti altri produttori senza l'utilizzo tali tecniche. Di seguito è riportato un esempio di uno di questi accordi Apple.

Tuttavia, camminando sulle orme di altri che hanno già studiato quest'area è possibile ottenere un compromesso ragionevolmente buono.

Molti produttori non pubblicano le specifiche dei loro accordi personalizzati e il meglio che puoi fare è analizzare tu stesso i loro prodotti o imparare da coloro che lo hanno già fatto e che gentilmente rendono disponibili le loro conoscenze.

Una di queste fonti è la documentazione per il caricatore USB da frutta Mintyboost Lady ADA / ADA.
Questa è più una saga che un tutorial !!! :-). Puoi iniziare alla fine e tornare indietro per scoprire come l'ultima versione utilizza ciò che sanno per massimizzare la compatibilità di inizio nei primi account e seguire il loro percorso di sviluppo. Entrambi gli approcci sono validi a seconda di quanto vuoi sapere.

Home page di Mint Boost
Panoramica
Esplorazione del processo di progettazione - utile per i progettisti

Qui I misteri della ricarica dei dispositivi Apple ti raccontano, beh, i misteri della ricarica dei dispositivi Apple e alcuni altri materiali utili lungo la strada.

Uh / Wow! - una disposizione della resistenza Apple. Questo è da un caricabatterie ufficiale per iPhone 3GS:

Ecco la loro lista di compatibilità versione 2 che vale la pena guardare se stai cercando di trovare una soluzione universale, in quanto elenca una serie di esempi in cui il caricabatterie standard NON funziona ma in cui un "hacking del cavo" gli consente di funzionare in tutto o in parte.

ad esempio quanto sopra ti porta in casi speciali come "hack" della serie D Samsung qui o le modifiche RAZR V3 qui

Ecco un elenco di risultati utilizzando la versione 3 Minty Boost con una gamma di telefoni cellulari
Se emuli la loro interfaccia, dovresti essere in grado di ottenere una compatibilità simile.

____________________________________

Aggiornamento - fine 2016:

Controller porta di ricarica dedicati USB:

L'utente di florisla SE ha notato l'esistenza di "nuovi" circuiti integrati volti a fornire funzionalità dedicate per le porte di ricarica USB. Nota come esempio il TI
"TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1 controller dedicato per porta di ricarica USB"

Il modo migliore per riassumere le sue capacità è dare un'occhiata al sommario fornito sulla sua scheda tecnica - vedi sotto:

Ho trovato questa pagina che risponde chiaramente alla tua domanda. Cito le parti pertinenti di seguito.

BC1.2 delinea tre tipi distinti di porta USB e due moniker chiave. Una porta di "ricarica" ​​è quella che eroga correnti superiori a 500 mA. Una porta "downstream" segnala i dati secondo USB 2.0. La specifica BC1.2 stabilisce anche come ciascuna porta dovrebbe apparire al dispositivo finale e il protocollo per identificare quale tipo di porta è implementata. I tre tipi di porta USB BC1.2 sono SDP, DCP e CDP (vedere la Figura 1):

1. Porta downstream standard (SDP) Questa porta è dotata di resistori pulldown da 15kΩ su entrambe le linee D + e D. I limiti di corrente sono quelli discussi sopra: 2,5 mA quando sospeso, 100 mA quando collegato e 500 mA quando collegato e configurato per una potenza maggiore.
2. Porta di ricarica dedicata (DCP) Questa porta non supporta alcun trasferimento di dati, ma è in grado di fornire correnti di carica superiori a 1,5 A. Presenta un corto tra le linee D + e D. Questo tipo di porta consente caricabatterie da parete e caricabatterie per auto con capacità di ricarica elevata senza necessità di enumerazione.
3. Porta a valle (CDP) Questa porta consente sia la ricarica ad alta corrente che il trasferimento dei dati completamente conforme a USB 2.0. Presenta i resistori di pulldown da 15kΩ necessari per la comunicazione D + e D- e ha anche circuiti interni che vengono attivati ​​durante la fase di rilevamento del caricabatterie. Questo circuito interno consente al dispositivo portatile di distinguere un CDP da altri tipi di porte.

Anche con la specifica BC1.2 disponibile, alcuni produttori di elettronica sviluppano protocolli personalizzati per i loro caricabatterie dedicati. Quando si collega uno dei loro dispositivi a una porta di ricarica BC1.2 completamente conforme, è possibile che venga visualizzato il messaggio di errore "La ricarica non è supportata con questo accessorio". Nonostante questo messaggio, questi dispositivi possono ancora caricarsi, ma le correnti di carica possono essere estremamente piccole. Fortunatamente, quasi tutti questi caricabatterie dedicati proprietari si identificano da un livello CC impostato sulle linee D + e D da un divisore di resistori tra 5 V e terra

Commento aggiunto: si
potrebbe considerare che i livelli del segnale dati sono 0,0–0,3 V per il minimo logico e 2,8–3,6 V per il massimo logico. Senza una rete che divide la tensione in due pin di dati in corto, la tensione su di essi è libera di fluttuare. Anche se i cavi dati intrecciati forniscono una schermatura dai segnali elettromagnetici vaganti, possono comunque potenzialmente indurre tensioni imprevedibili sulla linea. D'altra parte, una rete di divisione della tensione blocca la tensione a 2,5 v sicuri.

Per maggiori dettagli, consulta la pagina I di provenienza o dai un'occhiata al PDF di USB.org che descrive la specifica di ricarica della batteria USB BC 1.2

Aggiornamento 2017:

Non esiste un modo ideale per gestire pin di dati USB per fornire compatibilità e "ricarica rapida". Potrebbero esserci molti caricabatterie diversi e ci sono molti dispositivi / telefoni / tablet USB che devono essere caricati. Storicamente c'erano due approcci:

1. Il dispositivo è un "dispositivo intelligente". Tenta di rilevare varie firme della porta a cui è collegato e seleziona la modalità di ricarica corretta per sé. Il dispositivo ovviamente lo fa in sequenza, e ci vuole tempo per guadare i timeout.

2. La porta di ricarica è una porta intelligente. Questa idea è stata implementata in alcuni chip TI e hub SMSC / Microchip. L'idea per la porta di ricarica è / era quella di affermare diverse firme della porta di ricarica (Apple 2 / 2.7V, Sony, sequenziamento di BC1.1, BC1.2 o caricabatterie dedicato / standard cinese, ecc.) Una alla volta. Ancora una volta, dal momento che non c'era modo di avere un feedback affidabile sul fatto che la firma del caricabatterie fosse quella giusta per un particolare dispositivo (oltre a misurare la corrente fornita / consumata), il sequenziamento richiede molto tempo, ha bisogno di ripristini off-on VBUS, ecc. Inoltre, la batteria di un dispositivo USB potrebbe trovarsi in diversi stati di carica, (scarica, debole, completamente carica, ecc.), la corrente consumata non può essere un indicatore affidabile di nulla, il tempo di attesa del sistema diventa indeterminato, quindi la ricerca L'algoritmo / switch non può produrre nulla di buono.

I veri problemi si verificano quando sia la porta che il dispositivo stanno cercando di essere "intelligenti". Quindi tutto viene fregato e tutte le scommesse vengono disattivate.

Le specifiche di ricarica della batteria USB 1.2 hanno tentato di imporre una restrizione: la porta è passiva e il dispositivo avvia la firma sequenziale e misura la risposta della porta, e solo allora il dispositivo si trasforma in modalità di consumo completo (se necessario). Il limite era VBUS = 5V.

Il metodo QualComm QC (ricarica rapida) ha fatto un ulteriore passo avanti e consente di aumentare la tensione USB predefinita da 5 V a 9, 12, 15 e 20 V. Dopo che il dispositivo afferma una sequenza di segnalazione di basso livello su D + / D-, quindi segnala al caricatore quale livello di tensione può accettare affermando alcune combinazioni DC di tensioni sui cavi D + e D. È un metodo molto semplice.

Le nuove specifiche USB Power Delivery stanno fornendo mezzi per una porta e un dispositivo per essere davvero intelligenti. La specifica iniziale prevedeva il protocollo seriale su VBUS (per realizzarlo il VBUS deve essere privo di disaccoppiamento capacitivo pesante). Questa specifica è ora abbandonata in PD Rev3.0 con l'avvento del connettore di tipo C e la negoziazione tra ruoli di alimentazione di porte e dispositivi (produttori e consumatori) si intende su un cavo CC dedicato (canale di comunicazione).

Oltre ai negoziati PD completi, i cavi di tipo C dovrebbero avere marcatori elettronici, piccoli circuiti integrati in una delle sovrastampe, che dovrebbero consigliare i consumatori (lavandini) e i produttori (fonti) su quanta corrente può gestire un determinato cavo. [Tutti i cavi USB 3.0 CC devono avere gli eMarker integrati, ma non ne ho ancora visto uno sul mercato aperto].

Al momento della stesura di questo documento (gennaio 2017), ogni dipartimento di elettronica (incluso Walmart) potrebbe avere circa il 20% (1 su 5) caricabatterie con funzionalità QC e nessuno con funzionalità PD. Ho la sensazione che questa proporzione non cambierà.

In sintesi, la firma della porta di ricarica più compatibile sembra essere in stile cinese, con D + / D in cortocircuito e mobile rispetto a GND e VBUS.