隨著Type-C接口在手(shou)機、電腦等便攜設備上普及，日常使用(yong)中(zhong)或許會遇到如下問題。

1. 為什么(me)這個Type-C充電器(qi)充電這么慢？

2. 電腦的Type-C充電器能給手機(機)充電嗎？

3. PD充電？Type-C充電？有什(shen)么區別？

要解答(da)以上幾個問題，就得了解(jie)一下基(ji)本設計了(le)。

快充 VS 慢充

普(pu)通充電，使用USB Type-A Standard接(jie)口轉USB Type-B Micro接口的連(連)接線給手機(機)充電。

充電頭(頭)端的USB Type-A Receptacle作為電源輸入端，連接手(shou)機端的USB Type-B Micro接口(kou)作為電源輸出端。

在沒有(you)充電協議的(de)加持下，充(chong)電器最大只(zhi)能對外提供(gong)5V@900mA（USB3.0 是(shi) 900mA，USB2.0是500mA）的(de)充電功率。

這是USB Type-A/B接口的硬件(jian)設計規范，那(na)么這樣的設(設)計最大提供(gong) 4.5W的充(chong)電功率。

使用USB Type-A Plug 轉USB Type-C Plug的(de)連接線給(給)手機充電。

充電頭端的(de)USB Type-A Receptacle作為電源輸入端，連接手機端的USB Type-C接口作為電源輸出端。

Type-C接口(kou)規定，Power Source端供電能(neng)力取決于cc上的Rp電阻。

Power Sink端cc下拉Rd=5.1K，根(gen)據cc分壓即可確(確)定Power Source端的供(gong)電能力。

一般來說(說)，Type-A Plug轉Type-C Plug的(de)連接線，Type-C端的Rp會聲明其支(zhi)持5V@3A的供電，但是(shi)得配套專用(yong)的充電頭。

由于轉接(jie)線和(he)充電頭可(ke)能不是配套(tao)的。如果充電頭端的USB Type-A Receptacle只能提供5V@900mA，那么即使轉接線Type-C Plug端Rp聲明為 5V@3A，也沒(沒)法給手機(機)最大提(ti)供5V@3A的(de)充(chong)電功率(lu)，還有可能損壞充電頭。

在沒有(you)充電協議的加(jia)持下，Type-C轉接線最(zui)大可以支(zhi)持(chi) 5V3A的(de)充電功率，即最大15W的充電功(gong)率。

這就(jiu)是Type-C充電，屬于(yu)硬件設計規范。

快速充電

實際上(shang)，不管(guan)是(shi)Type-C接口，還是Micro USB接口，都出(chu)現過支持超(chao)過硬件接口(kou)設計規范充(chong)電功率產品(pin)。

這(這)些都是快充(chong)協議的(de)功勞，而且大(da)都是利用轉(轉)接線中的USB2.0 D+/-兩個線完(wan)成通(tong)訊。

注意(yi)，這里的通信不(bu)是USB通信，只是利用D+/-兩根線，設計的通訊協議而已。這種協(協)議(議)屬于私(si)有協議，各家設計均(jun)不相同，詳細協議(議)此文不作介(jie)紹。

但是，快(kuai)充的原(yuan)理都是通過(過)私(si)有協議協商(shang)后，充電器端會提高充電電流或者充電電壓，以滿足設備快充。

手機市(shi)場巨大，各家(jia)雖然都采用(yong)同樣的(de)Type-C接口作(zuo)為充電接口，但是(shi)基本都設計了自家(jia)的私有快充(chong)協議。

關于手(shou)機的快充，有三點是關(關)鍵。充電頭、充(chong)電線、充電設(設)備。

以某手機為例，支持最新的FCP快充協議，在使用原裝(裝)充電器和充電線的情(qing)況下，最大(da)支持66W充電，就(jiu)是所謂的超級快充。充電電壓達到(dao)11V，充電電流最(zui)大達到(dao)6A。

連接充電后(hou)，首先充電頭端(duan)會發起FCP快充識(識)別協議，同時充(chong)電線的接(jie)頭里面也設(設)計有識別IC。當充電頭通過(過)FCP協議正(zheng)確識別了手(shou)機和充電線后，手機充電才會進(進)入超級快充(chong)。

為了實現66W超級快充，充電線材需要承受(shou)6A的(de)大電流，因此(ci)必須設計一(yi)個識別 IC，防止(zhi)使用普通線材發熱起火（充電線接口(kou)也設計為橘(ju)黃色和普通(tong)線材做出區(區)分）。

當使用(yong)的充電頭，或者充(chong)電線不是原(yuan)裝的，都只能實現普通充電模(mo)式。手機同時支(zhi)持PD快充，顯示為快速(su)充電。原裝充電器加充電線才會顯示為超級快(kuai)充。

這就是為什么充電器或(huo)者充電線不(bu)原裝的話，充(chong)電速度很慢(man)的原因。

PD快充

PD全(quan)稱Power Delivery，是USB-IF協會設計并(bing)推廣的一種(種)快充協議，以解(jie)決移動電子(zi)設備快(kuai)充協議混亂(亂)的局面。當前(qian)PD3.1協議可以最(zui)大支持 240W的充電功率，幾乎涵(han)蓋了所有的移動電子設備。

支持PD快充，必須采(cai)用USB-C to USB-C的連接線，因(yin)為PD快充是(shi)基于PD協議實現的。

PD協議是(shi)在Configuration Channel上實現的，即(ji)下圖中的A5或者B5。

USB Type-A轉 USB Type-C充(chong)電線中是沒(沒)有cc通訊的。

如下(xia)圖，當充電設備通(tong)過USB-C to USB-C的充電線連(連)接后，雙方的cc都會連(連)接。

經過Power Negotiate后，充電器端會提高(gao)供電電壓或者(zhe)電流，以實現快(kuai)充。

圖片來源(yuan)于USB協會官網開源技(ji)術文檔

PD在Power Negotiate上比(bi)較簡單。如下(xia)是筆記本電腦的Type-C接口(kou)上的cc 通訊。

1. Power Source端發送Source Capability（包含1-4組Power Level）

2. Power Sink根據自身需求請求一組合適(適)的Power Level

3. Power Source安(an)裝 Power Sink請求提升電壓，設置限流閾值即可

抓取(qu)PD通信波(bo)形，以及Vbus變化(hua)情況，如下圖。

當然(ran)，PD協議不僅僅會完成Power Negotiate，還會繼續完成(cheng)AltMode配置，實現DP、TBT、USB4、PCIe 等高(gao)速協議的通(tong)道配置。

筆記本的充(chong)電需求一般在45W-90W，因此Type-C接口就是第(di)一選擇，同時(時)支持 PD快充協議。

一個USB-C口就可(ke)以實現USB+DP+PD全功(gong)能。

顯(顯)然筆記本電腦使用的 Type-C充(chong)電器也采用(yong)了PD快充協議，其對外有(you) 4 組供電等級聲明。

那么用(yong)它對手機充(chong)電時，手機請求合適(適)的充電等級即可。

多(duo)協(協)議兼容

私有協(協)議各有(you)優勢，但是互(hu)不兼容。當Power Source端和Power Sink端(duan)的快充協議不一(yi)致，那(na)么就猶如雞(雞)同鴨講，無法(fa)實現快充了(le)。

事實上，私有快(kuai)充協議不兼(jian)容問題已經有工程師提(ti)出了解決方(fang)案，那就是(shi)多(duo)協議解(jie)碼(碼)器。

通信協議實質上就是一(yi)定規則的電平變化，那么使用(yong)軟件配合 MCU 必(bi)然可以實現(現)多協議兼容(rong)。如果Power Source端或者 Power Sink 端采(cai)用了多協議(議)解碼器，就如同學習了多門“方言”。不管是“廣東話”還是“陜西話”，協議解(jie)碼器都能“說” 或者 “聽”。

芯(xin)海科技針對多協議充(chong)電推出(chu)完整的解決(決)方案。

CS32G020系列是芯海(hai)科技推出的(de)支持USB Type-C和PD3.0協議的USB Type-C控制器，可應用于PC電源適(適)配器、手機充電器(qi)、移動電源、車充、HUB 等領域。 

CS32G020內嵌 ARM(R) CortexTM-M0 內核，主(zhu)頻最高 48MHz，可以支持很廣范(fan)圍的(de)工業控制應用和需要高性(xing)能 CPU 的場合。內置(zhi) 64K 字(zi)節程序flash，數據flash 大小可配置(zhi)(與程(cheng)序flash共享) ,4K 字(zi)節 LDROM，8K 字節 SRAM。CS32G020 封裝包括 QFN24 和 QFN32。

CS32G020支持PD、QC4.0、SCP、FCP、AFC等快充協(協)議。

此外，芯海旗下(xia)可適(適)用電源PD快充應用的典型芯(xin)片有CSU3AF10、CPW3301等多款(kuan)產品。

CSU3AF10是一款廣泛(fan)適用于移動電源、儲能電源、無線充、車充等應用領域的通(tong)用型、單通道(dao)PD快充控(kong)制器，內嵌MCU，主頻(頻)最高24MHz，內置64KB Flash，是CS32G020的(de)精簡版本，在保留相應的核心功能基(ji)礎上，新(xin)增了USB PD3.1、UFCS等(deng)協議的支持(chi)。

CPW3301是(shi)一(yi)款適用于充(chong)電器、適配器等應用領域(yu)的高性能、高(gao)集成度的Type-C PD控制器，可用于USB-A 和TYPE-C雙端口(kou)輸出的快充(chong)協議IC，集成恒壓、恒流、以及恒(heng)溫控制環路(lu)，集成高(gao)精度的電流(liu)采樣和電荷(he)泵電路。

芯海科技(ji)的PD快充芯片內置MCU架構與私有協(協)議PHY，擁有性能(neng)強大、功(gong)能全面、功耗低及強加密的(de)安全措施。同時，芯海(hai)完善(shan)的Smart PD開發生(sheng)態，具有檢測(測)精度高、資源豐(豐)富(fu)、協(協)議靈活與兼(jian)容性好、豐富(fu)的參考資料(liao)、高效易用的(de)開發工具等(deng)優勢，能夠為終端電源產(產)品提供(gong)全方位解決(決)方案。