Типы зарядных портов

Опубликовал 9 Март 2014 в рубрике Гаджеты, Мобильное, Техника. Комментарии: 15

Типы зарядных портов

Использование USB-порта

При подключении к USB-порту портативное устройство (PD) не имеет права потреблять по питанию более 100 мА. Этого достаточно для проведения процедуры опознавания (digital negotiation), в которой PD определяет возможности порта по питанию (для стандартных портов USB 2.0 – 500 мА, USB 3.0 – 900 мА). Длительность процедуры – до двух секунд. После опознавания допускается ток потребления не превышающий номинал данного порта. В случае превышения тока потребления порт снижает напряжение или его совсем отключает (встроенная защита порта от перегрузки).

#) После отключения PD от зарядного порта подключать его снова (или к другому зарядному порту) следует, во избежание ошибки опознавания, не ранее чем через 15 сек после предыдущего отключения. (Декларированное стандартом время «забывания» о предыдущем подключении – до 10 сек).

 

Battery Charging v1.2 Spec (BC1.2, 2010)

В настоящее время действует редакция спецификации на зарядку батарей от USB от 2010г — «Battery Charging v1.2 Spec and Adopters Agreement» и современные устройства вроде как должны ей соответствовать. Она определяет типы портов с разной функциональностью и разными возможностями по мощности (току) питания подключаемых устройств.

#) Более компактное и менее педантичное чем в спецификации BC1.2 описание типов портов можно встретить в материалах (Data sheet, Application Note) производителей микросхем контроллеров порта зарядного устройства. Например: The Basics of USB Battery Charging.

 

Классификация портов ЗУ (Charger'ов)

  • SDP (Standard Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 0,5 A.
  • CDP (Charging Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 1,5 A; аппаратное опознавание типа порта (enumeration) производится до подключения гаджетом линий данных (D- и D+) к своему USB-приемопередатчику.
  • DCP (Dedicated Charging Ports) – только зарядка, допускает ток до 1,5 A (÷5 A).
  • ACA (Accessory Charger Adapter) – декларируется работа PD-OTG в режиме Host (с подключением к PD периферии – USB-Hub, мышка, клавиатура, HDD и с возможностью дополнительного питания), для некоторых устройств – с возможностью зарядки PD во время OTG-сессии.

Каждый PD имеет схему (компаратор), с помощью которой он определяет наличие на линии питания VBUS напряжения, превышающее его внутреннее (0.8÷4V) и момент его появления (подключения к ЗУ). После подключения по VBUS PD либо пытается убедиться, что подключены шины данных, либо тупо ждет 300÷900 мсек в расчете, что подключение разъема завершится, после чего приступает к опознаванию типа порта ЗУ (primary detection).

#) При подключении PD к порту (вставка разъема) он может обнаружить наличие напряжения питания (VBUS) и начать процедуру опознавания раньше, чем подключатся линии данных (D- и D+). Контрольный интервал 200 мсек. При превышении этого интервала происходит ошибка опознавания – первичный протокол опознания (Primary Detection) определит подключаемый порт как SDP и PD позволит себе потреблять ток не более 500 mA независимо от реального типа порта. Соответственно, зарядка не происходит.

Процедура опознания ЗУ (Charger'а)

Данная процедура, производимая портативным оборудованием (PD) при его подключении, позволяет ему определить тип порта, к которому оно оказалось подключено, и позволить себе потреблять максимально возможный от данного порта ток.

На первом этапе (primary detection) PD выдает +0.6±0.1V на линию D+ и «оттягивает» линию D- к GND током ~100мка. В этом состоянии PD проверяет напряжение UD- (на линии D-). Если напряжение UD- <+0.32±0.07 V, то порт опознается как SDP, если +0.32±0.07 V <UD- <+0.8 V – как CDP или DCP. Но если напряжение UD- окажется больше чем 0.8V, PD будет считать, что он к порту не подключен и позволит себе потреблять по питанию не более 2.5 mA (ISUSP).

На втором этапе (secondary detection) PD выбирает между CDP и DCP: выдает +0.6±0.1V на линию D- и «оттягивает» линию D+ к GND током ~100мка. В этом состоянии PD проверяет напряжение UD+ (на линии D+). Если напряжение UD+<+0.32±0.07 V, то порт опознается как CDP. Если +0.32±0.07 V <UD+<+0.8 V – как DCP

 

DCP Divider Mode Selection

— при D+=D-=2.0 V устройству разрешено потреблять до 500 мА;— при D+=2.0 V и D-=2.7 V — до 1 A (схема «Divider1 DCP»);— при D+=2.7 V и D-=2.0 V — до 2 A (схема «Divider2 DCP»). DCP Divider Mode 1A
Используются индивидуальные для линий D+ и D- резистивные делители от выходного напряжения +5V (VBUS):для U=2.7 V — делитель +5V←43kΩ/51kΩ→GND (2,713 V);для U=2.0 V — делитель +5V←75kΩ/51kΩ0→GND (2,024 V). DCP Divider Mode 2A

DCP Short Mode, Chinese standard YD/T 1591—2009, ITU-T L.1000 (06/2011)

Для разрешения потреблять от зарядного устройства (ЗУ, Charger) ток более 500 mA необходимо чтобы внутри ЗУ линии D- и D+ были соединены между собой и изолированы от других цепей. (Схема «DCP Short Mode»).

Декларированный (Rated) выходной ток такого ЗУ должен быть от 500 mA до 1500 mA, максимальный ток (в том числе и ток короткого замыкания) не должен превышать декларированный более чем на 50% (по спецификации) и не должен превышать 1500 mA (по ограничению на ток разъема USB).

Выходное напряжение должно быть в пределах 4.75÷5.25 V при нормальной нагрузке.
DCP Short Mode, Chinese standard YD/T 1591-2009, ITU-T L.1000

Korean tablet charging mode («Samsung»)

Зарядка разрешена током более 500 mA если D+ и D- соединены, но подключены к некоторому (<2V) напряжению. (Похоже на схему «DCP Applying 1.2 V to the D+ and D– Lines»).

#) На рынке встречаются ЗУ (например СЗУ ETA-U90EWE, под брендом «Samsung»), имеющие такую же кодировку, но с напряжением 2.0÷2,15 V. А GPS-навигатор HP iPAQ 31x требует на D+ и D- напряжения ~3 V.

Korean tablet charging mode («Samsung»)

 

Dedicated Charging Port (DCP)

Специализированный USB-порт для зарядки DCP предназначен для питания и быстрой зарядки портативных устройств на максимальном номинальном токе. Используется в таких устройствах как сетевые (СЗУ) и автомобильные (АЗУ) устройства, от которых не требуется участвовать в обмене данными.

#) В спецификации скромно упоминается, что порт DCP как класс способен выдавать в нагрузку до 5 A, но реально все ЗУ формально декларируются на максимальный ток до 1,5 A (видимо, в угоду допустимому для разъема USB току). Встречаются 3÷5-амперные ЗУ, но они имеют 2÷3 выходных разъема. Например, по два разъема у 2,5-амперного СЗУ Ginzzu GA-3212U и 3-амперного АЗУ GINZZU GR-4415U, три разъема у 5-амперного АЗУ TITAN HW-25EC, пять разъемов у 4-амперного СЗУ Tmashi Universal 5 V / 4.1 A.

Для идентификации DCP оборудованы цепями, формирующими специфические свойства линий данных (D+ и D-). Схемы с низкоомными источниками идентификационных напряжений:

 

DCP short mode DCP Applying 1.2 V to the D+ and D- Divider1 DCP Divider2 DCP — нажмите чтобы увеличить

В такие схемы могут конфигурироваться специализированные контроллеры адаптеров (например, TPS2511 от Texas Instruments).

  • DCP Short Mode номинируется на ток до 1,5 A (допускает ток до 1,8 A); определяется PD с опознаванием по Short Mode (YD/T 1591, ITU-T L.1000) и по BC1.2.
  • DCP Applying 1.2 V to the D+ and DLines– используется «в некоторых планшетах» (смысл и параметры – непонятны:
    • Возможно Korean tablet charging mode.
    • Возможно может быть понято устройством с опознаванием по Divider Mode или по BC1.2 определится как SDP и будет позволен ток до 0,5 A).
  • Divider1 применяется в 5 W адаптерах (допускает ток до 1,0 A); определяется PD с опознаванием по Divide Mode Selection.
  • Divider2 применяется в 10 W адаптерах (допускает ток до 2,0 A); определяется PD с опознаванием по Divide Mode Selection.

Похожие схемы реализуются и на индивидуальных для линий D+ и D- резистивных делителях от выходного напряжения +5V (VBUS).

Например, штатные зарядные устройства iPod и iPhoneApple») обозначают допустимые значения тока методом, похожим на DCP Divide Mode Selection, но потенциалы линий D- и D+ несколько отличаются:

— при D+=D-=2 V устройству разрешено потреблять до 500 мА;

— при D+=2.0 V и D-=2.8 V – до 1 A (5 W, divider modes Apple 1A);

— при D+=2.8 V и D-=2.0 V– до 2 A (10 W, divider modes Apple 2A).

Apple 1A (Divider1)

При этом напряжения формируются делителями:

— для U=2.0 V – 51kΩ/33kΩ (1,964v); 75kΩ/51kΩ (2,024v)

— для U=2.8 V –33kΩ/43kΩ (2,827v); 39kΩ/51kΩ (2,833v)

Apple 2A (Divider)
А Maxim Integrated предлагает в своих контроллерах адаптеров следующие варианты схем идентификации:
Maxim Integrated предлагает следующие схемы идентификации
Что и кому позволяет «Sony Charger» (3.3V) – непонятно, возможно, GPS-навигатор HP iPAQ 31x (3.0V).

До появления первого стандарта («Battery Charging Spec v1.0 and Adopters Agreement», 2007г) производители мощных PD были вынуждены пойти на разные хитрости для обеспечения их совместимости как со штатным мощным зарядным устройством, так и со стандартным портом компьютеров, который не обеспечивают полномерного питания устройства. Наверное этим и объясняется многообразие типов кодировки допустимого тока в портативных устройствах различных производителей и их штатных ЗУ.

«Первая ласточка» на рынке

Появилось первое АЗУ, для которого продавцом (производителем??) приведены данные по кодировке типов портов – SaixiangGL005-KK/GL005-KKF(2xUSB до 4.8A, вход 12V-24V) Ссылка на товарSaixiang usb car chargers.

5.2V/4.2A;

Size: 35x25x100mm;

порты [DCP Divider1]&[DCP Divider2]

Варианты GL005-KK и GL005-KKF отличаются нагрузочными характеристиками портов. Судя по описанию продавца: GL005-KK имеет ограничение суммарного тока двух портов (current of 4.2 Amps, double USB sharing), GL005-KKF ограничивает токи портов индивидуально (по 2A на каждом). (Подробнее в статье).
АЗУ SaixiangGL005-KK/GL005-KKF

 

Интеллектуальные системы «быстрой зарядки»

На путь борьбы против неунифицированности системы определения гаджетами типа зарядного порта выступили фирмы-производители зарядных устройств. В 2014г компания Anker выпустила серию зарядных устройств (СЗУ и АЗУ) разной мощности, основанных на PowerIQ-технологии опознавания свойств гаджета и оптимальной для него кодировки зарядного порта.

В 2015г компания Tronsmart выпустила на рынок 40-ваттное СЗУ (Smart USB Charger) с использованием VoltIQ-технологии опознавания.

Обе компании хвалятся обеспечением оптимизации зарядки любых гаджетов, в произвольной комбинации и в любом количестве. «Технология опознавания разумно идентифицирует подключенное устройство и индивидуально подставляет кодировку, в которой он нуждается для полной скорости зарядки».

Но по их декларациям определить подойдет ли данное ЗУ именно твоему гаджету — невозможно. Полной информации о принципе действия и алгоритме не публикуется.

По официальному заявлению ЗУ Anker «динамически определяют и адаптируются к уникальному зарядному протоколу вашего устройства, позволяя ему заряжаться на полной скорости». Изделия от Anker появились раньше, и сейчас уже можно встретить замечания и отзывы пользователей. Например, встретилось кулуарно-скромные заявления Anker «… некоторые GPS и Bluetooth устройства не поддерживаются», «Ipod Nano, Ipod Классические, HP TouchPad, Dell Venue Pro 11 и Asus таблетки не поддерживаются».

Есть и интересно-полезные отзывы:

  • И таки да, работает перебором — перебирает все известные стандарты USB ЗУ, запоминая ток; где ток максимальный — на том и останавливается.
  • «4 из 5 портов перестали работать» ответ Anker: Попробуйте отключить кабель питания и все кабели USB от зарядного устройства оставьте его 15 минут. Это должно сбросить текущие ограниченные переключатели и вы будете хорошо идти.

 

Толковых отзывов пользователей на Tronsmart пока (май 2015) не встречается. На пользовательском уровне есть обзоры 40W СЗУ Tronsmart, «Smart USB Charger» и попытка сравнения одинаковых по мощности (40W) СЗУ Anker и Tronsmart.

 

                       PowerIQTM technology (Anker)

a) АЗУ (Car Charger):

♦ Anker 24W Dual-Port USB Car Charger (~$ );

b) СЗУ (Wall Chargers) – есть вопросы/ответы и отклики пользователей:

♦ Anker 60W 6-Port Family-Sized Desktop USB Charger (~$ );

♦ Anker 40W 5-Port Family-Sized Desktop USB Charger (~$26÷ );

♦ Anker 25W 5-Port Family-Sized Desktop USB Charger (~$16÷25);

 

                       VoltIQ technology (Tronsmart)

♦  Tronsmart 40W 5-Port USB Charger (~$25÷ );

 

Ссылки

Блог «Mobilpower» – Проблемы с зарядкой

Форум «4PDA» – Зарядное устройство для коммуникаторов с mini/microUSB, что необходимо и что достаточно

Статья на «Rones.su» – Зарядка гаджетов через USB

Форум «USB.org» – Battery Charging v1.2 Spec and Adopters Agreement

«Maximintegrated» – The Basics of USB Battery Charging

«Мастер пайки» – Вскрытие и ремонт клеенного блока питания и видео по теме.


Этот исчерпывающий цикл материалов подготовлен и предоставлен автором Kargal
Читайте также:
Питание и заряд 5V-гаджетов — основы, настройки, электроника
Автомобильные зарядные устройства USB — обзор, характеристики, электроника
Сетевые зарядные устройства USB — обзор и характеристики
USB-кабели и кабели питания


Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus


К записи 15 комментариев

Неделю разбирался. Но так и не понял. Мне надо зарядить планшет 10 дюймов. есть зярядка 2 ам. Дак надо перемыкать D+ и D- или ставить резистор на 200ом между D+ и D- .?

Вот в чем вопрос. И как разница скажется и на чем? Спасибо...

Распайка зарядного USB штекера зависит от марки устройства. Вот тут (rones.su/techno/zaryadka- ...nika-po-usb.html) приведены схемы наиболее известных производителей. О производителе планшетов «10 дюймов» я ничего не слышал.

Доброго дня. Прикупил ЗУ Orico DCH-4U-BK. У него два порта — на 2А, ещё два порта — на 1А. Расшиты в точности, как

и в этой статье — по Divider Mode 2А и 1А соответственно.

Заряжаю устройства на Android (Samsung Galaxy S4 mini duos и HTC One dual SIM (802w)) их родными шнурками и ещё

шнурком от гарнитуры Cardo G4 для мотошлема. На родном заряднике HTC внутренние контакты перемкнуты, на Samsung-

овском — хз. Токи зарядки не замерял (пока нечем, как у вас, есть только мультиметр).

Как я понимаю — 2А мне не видать (равно как и 1А даже) на данных устройствах при зарядке, т.к. данная распайка

годится только для яблочных девайсов. Верно?

Вопрос: стоит ли переделывать (выпаивать резисторы-делители), просто замыкая D+ и D-? Планшетов пока нету, которые

заряжались бы от 5В (есть только от 12В — Acer A701).

К сожалению базы данных о том, какой гаджет какие типы портов признает — не существует. И вопрос надо задавать природе — включать и оценивать. Или искать уже «споткнувшихся».

А если ковырять «с потолка», то с одной стороны Samsung'и и HTC не уважают «Divider Mode 2А и 1А». С другой стороны, в описании Orico DCH-4U-BK сказано «Совместимо с ... HTC, Samsung Galaxy Tab, Samsung Galaxy Phone, Samsung Galaxy Note», но что это реально означает — неясно. Пользователи делятся впечатлениями: mysku.ru/blog/china-store...ml#comment766708.

Если переделывать, то желательно индивидуально по разъемам (ходят слухи, что там индивидуальные делители).

Спасибо за ответ! Да, там индивидуальные делители, как я и писал ранее, Divider Mode 2A (для портов 2А) и 1A (для портов 1А). HTC мой не заряжается током более 950мАч (контроллер в телефоне не даст, какой бы тип порта не был), а вот Samsung Galaxy Tab S 10.5 LTE (SM-T805) заряжается как от Divider 2A (ток до 1.9A измеренный, но в основном 1.7-1.8), так и от Divide Sort Mode (когда просто замкнуты контакты D+ и D-). Теперь хочу попробовать Korean Tablet Mode (когда в дополнение к Short Mode подаётся питание в +1.2В). Вот только не особо уверен в успехе, может надо не 1.2В, а другое? 2.0? >2.0В? >1.2В < 2.0В?. А Orico на любом порту может выдать до максимального тока — около 5-6А, т.к. все порты собственно запараллелены! :)))))!!!

"может надо не 1.2В, а другое? 2.0? >2.0В? >1.2В < 2.0В?"

А это уже вопрос к тому гаджету, который заряжаешь.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЗАРЯДКИ

Qualcomm Incorporated запустила новое поколение технологии быстрого заряда Quick Charge 3.0 (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV.

www.chongdiantou.com/article-149-1.html

1) Правильно ли я понял, что двухамперное з.у. Samsung будет заряжать всех других китайцев (Lenovo, Alcatel, Nokia, Philips, LG, ...)?

2) Правильно ли я понял, что обратное неверно, так как для заряда SAMSUNG надо, помимо замыкания 2 и 3 контактов, ещё и некий уровень на эти контакты?

3) А как с взаимозаменяемостью зарядок APPle и китайцев (абстрагируясь от кабеля) в обе стороны? Можно ли Apple подзарядать зарядкой от китайа и обратно?

В общем можно сказать, что чем круче гаджет, тем он привередливее к зарядке.

Высказать более конкретную информацию я попросил нашего специалиста по ЗУ.

Вот кстати попытка систематизировать совместимость гаджетов с типами зарядных портов: rones.su/techno/charging_problems.html

1) «всех других китайцев (Lenovo, Alcatel, Nokia, Philips, LG, ...)» не существует, существуют разные аппараты китайского производства и с разным поведением — требуется обследование конкретных моделей. Типично NoName-китайцы делают различие только между USB-портом ПК (тип SDP) и всеми другими, что позволяет им оперативно заряжаться от любого ЗУ с достаточным номинированным током (например Star B79). Модели посолидней (побрендовей) разбираются с кодом порта подетальней и не принимают «чужих» ЗУ. Например, Meizu M2 Mini признает только DCP Short Mode и Korean tablet charging mode (Samsung), а Apple'овских ЗУ — не терпит.

2) Полных спецификаций и для одного аппарата SAMSUNG не приводит, информация о «неком уровне на этих контактах» получена при обследовании штатных ЗУ некоторых аппаратов. Из этого можно заключить, что такая кодировка SAMSUNG"ам не противна, но насколько обязательна — непонятна.

3) «Можно ли Apple подзарядать зарядкой от китайа и обратно?» — вопрос задан в извращенной системе координат: китайцы выпускают и аппараты в стиле Apple — от их зарядок можно. В общем случае — нельзя. А что такое обратно? (Экономия трудозатрат по формулированию вопроса резко повышает трудозатраты по ответу). Частично ответ приведен в п. 1).

Скажите, почему шнур зарядки фирмы GERFFINS не заряжает Ipad-mini? Также, должно ли быть +5в на 4-м пине, согласно распиновке? Почему-то я не вижу Vbus на этих шнурах? Спасибо.

Если дело именно в шнуре, то причиной может быть высокое сопротивление шнура — слишком длинный, или жилы слишком тонкие.

Проверьте, правильно ли вы нумеруете контакты — 

rones.su/techno/usb.html

Согласно распиновке +5 вольт должно быть на контакте №1.

Датчанин тут тоже объединил разрозненную инфу в одной статье, может кому будет интересно

lygte-info.dk/info/USBinfo%20UK.html

Вот черти! 10-15 лет назад наплодили нам кучу ни с чем не совместимых зарядников, потом перешли на microUSB и начали делать несовместимыми универсальные (Universal) разъёмы.

А мотивируют, наверняка, заботой о нас.

И если мотивацией является защита наших зарядных устройств, то это лукавство. Все зарядки давно импульсные, имеют микроконтроллер и способны защитить себя от перегрузок сами. А если бывают такие, в которых нет защиты, то пусть горят, туда им и дорога, такой мусор не жалко.

Чего бы я хотел в идеале, так это чтобы зарядки не выёживались. Твоё дело выдавать 5 В, 0,5 А, как написано на этикетке? Ну и давай. Или отключайся, если слабак, но это более позорно, конечно. Правильная зарядка должна стараться подзарядить даже устройство, расчитанное на ЗУ 5,2 В, 2 А (планшет Lenovo Yoga 10").

Ну, упадёт на потребителе напряжение, зарядку это не должно беспокоить, пусть выдаёт то, на что расчитана, а большего от неё никто не вправе требовать.

Тут ведь возможны 3 варианта:

1 — устройство медленно, но заряжается,

2 — устройство подпитывается (может даже сигнализировать о том, что аккумулятор заряжается), но фактически аккумулятор разряжается, потому что потребление энергии превышает поступление,

3 — устройство отказывается работать с таким слабым ЗУ (и сообщает или не сообщает об этом).

Вариант 3.1 — устройство пытается заряжаться, но тока не хватает, его контроллер отключается и тут же подключается вновь (потому что, как только он отключился, напряжение у него на входе подросло).

Но главное, что ничего страшного не происходит, кроме варианта 3.1, но, ребята, если у нас умное дорогое устройство, которое привередливо к зарядке (а дешёвые почему-то не привередливы), то пусть его контроллер умеет определять нехватку мощности ЗУ и отключается до переподключения кабеля.



Оставить комментарий

Если нужно, добавьте к комментарию картинку (только JPEG)

Реклама

Контакты

Паблик Вконтакте:

http://vk.com/rones_su


Электропочта:

rones@ya.ru

На вопросы не отвечаем

Почта только для отправки файлов


Мой новый сайт
Rones-Art.ru
Векторная графика