USB PD3.0重磅升級，PPS收編QC4.0
圖1 基于USB PD 3.0的PPS技術規(guī)范
雞年春節(jié)期間，USB-IF組織發(fā)布了USB PD 3.0的重要更新，正式推出旨在一統(tǒng)快速充電技術規(guī)范的PPS(Programmable Power Supply)，成功收編了高通的QC4.0，并與我朝工信部的泰爾實驗室達成了共識，預計將與國標實現(xiàn)統(tǒng)一。至此，2016年風起云涌的快速充電標準之爭告一段落，將于2017年進入統(tǒng)一標準，快速發(fā)展的道路。業(yè)界廠商也將很快推出支持PPS技術的芯片和解決方案。由于PPS實際上屬于AnyWatt可編程電源技術的子集，因此支持AnyWatt可編程電源技術的LDR6022芯片(資料下載)將會在2017年3月份完成對PPS的升級支持，有望成為全球首顆支持USB PD3.0和PPS的芯片。而消費者，終于可以期待在2017年開始享受適配器大統(tǒng)一帶來的便利了。
為了讓大家更快地了解PPS，本文將簡要介紹一下這個神奇的PPS技術架構。以及PD3.0的其他重要升級。當然，純屬個人解讀，謬誤難免，僅供參考，有指正意見歡迎加我微信13510191269。
第一， USB-IF為什么要推出PPS？
2014年，智能手機進入大屏時代，原有的5V2A micro usb充電極限已經(jīng)無法滿足用戶的需求。但是，作為USB協(xié)議的制定者USB-IF卻沒有給出解決辦法。這為后來的快速充電技術標準混戰(zhàn)埋下了伏筆。于是，高通利用自己的行業(yè)地位，開始力推QC2.0和QC3.0，向9V/2A, 12V/1.5A快速充電技術路線進發(fā)。但是，不同于非盈利組織定位的USB-IF，高通發(fā)布的技術標準都是圍繞自己的產(chǎn)品生態(tài)和商業(yè)利益展開的。因此，紛爭不可避免，戰(zhàn)火從此點燃。OPPO，MTK，華為，TI等公司相繼推出了自己的快速充電標準，試圖分得一杯羹。
圖2 高通公司的QC認證標志
這種局面是誰都不希望看到的，畢竟，浪費社會資源，造成電子垃圾污染，有悖于這些大公司的社會責任。那么誰來結束紛爭呢？必須是要一個沒有自身商業(yè)利益的組織來實現(xiàn)。于是，USB-IF在原有的USB PD2.0和USB PD3.0基礎上，通過與高通、泰爾實驗室以及國內(nèi)主流手機廠商的多方溝通。終于推出了PPS來滿足各方的訴求(或者說是互相妥協(xié))，并明確規(guī)定，USB接口不允許通過非USB PD的協(xié)議來實現(xiàn)電壓調整。從此，快速充電標準，有望走向統(tǒng)一。各家原有的舊的標準，只要不違背原則的，可以在PPS基礎上保持向下兼容。再有離經(jīng)叛道者，那就由它自己去面對該有的社會責任了。
圖3 蘋果公司的C to Lightning連接線
說到這里，大家一定會好奇，Apple會不會成為獨立于聯(lián)盟之外的部落。從筆者的角度看不會，因為Apple已經(jīng)推出了PD to Lightning的轉接線，在12吋的IPAD上實現(xiàn)了USB PD快速充電。是否把這項技術應用到Iphone上，僅僅是Apple的喜好而已。作為USB TYPE-C和USB PD推廣的急先鋒，我相信APPLE僅僅是在等待時機。
第二， PPS能夠解決什么問題？
1. PPS讓USB接口的輸出電壓范圍，從5V擴展到3.0V~21V。
這是一個很重要的改動，因為快速充電存在著高壓小電流和低壓大電流兩大派系。從3.0V~21V的供電范圍，讓PPS可以滿足各種技術流派的快速充電。
2. PPS可調整電壓幅度為20mV，可以實現(xiàn)低壓大電流直充。
20mV一檔的電壓調整幅度，讓低壓大電流直充方式成為可能，實際上關于這個技術的爭議很大，因為有部分手機廠商希望直接在適配器上實現(xiàn)恒流直充控制，而不是放在手機端。但是USB-IF終究沒有同意這一點。主要考量是，恒流機制可能導致某些情況下，輸出電壓的劇烈波動，不利于手機內(nèi)部的Bypass路徑管理，及手機內(nèi)部基帶模塊的供電安全。
3. PPS有脈動機制，保證充電過程的安全性。
PPS一旦進入大電流模式，安全性變得非常重要，因此PPS協(xié)議規(guī)定，最少每10S，負載和適配器之間要保持一次脈動溝通，避免充電過程失控。
第三， PPS是全部嗎？
從PPS目前的架構，為手機充電提供了非常好的的解決方案。但是，通過前面的分析我們知道。它其實是對USB PD協(xié)議的一個升級補丁，一個多方角力的結果。而USB PD，關注的應該是Power Deliver，而不僅僅是充電。既然是供電，那就應該包括三種常見的供電方式，恒壓、恒流、恒功率。PPS僅僅實現(xiàn)了恒壓供電，仍然是有局限性的。事實上，在PPS推出之前，業(yè)界一些比較前沿的公司就已經(jīng)在嘗試發(fā)布比PPS更完善的，同樣是基于USB PD的供電方法。例如樂得瑞推出的免費協(xié)議AnyWatt可編程電源技術，可以實現(xiàn)3V~20V范圍內(nèi)，恒壓，恒流，恒功率任意可調的方式。已經(jīng)取得了很好的商用價值，當然，PPS發(fā)布后，AnyWatt就自然兼容了PPS，讓PPS成為了AnyWatt可編程電源技術的一個子集。
除了PPS以外，此次USB PD3.0的升級還包括了不少與IEEE相關的信息(USB PD已經(jīng)有點過界了，管到了IEEE的領域去了，所以有必要遵循IEEE的標準)，包括了Country Code，Country Information message，Manufacturer Information Message等，這些信息有助于針對不同國家的電網(wǎng)特性進行EMI和EMC處理，例如陷波濾波器的特征頻率設置等。最讓筆者看重的，除了PPS之外，其實是Status Message, 用于標志系統(tǒng)當前是否有外接電源，AC還是DC接入，電池情況，工作溫度情況等。這個功能的增加，將會為USB PD成為智能供電標準提供重要的支撐，解決諸如兩個筆記本電腦接在一起，該誰給誰充電的問題，備用電池接上筆記本電腦，該誰給誰充的問題，智能供電網(wǎng)絡中的供電方向和負載平衡問題等。
圖4 基于USB PD和AnyWatt技術的智能供電網(wǎng)絡
可以說，此次USB PD 3.0的更新是振奮人心的，是一個真正意義上的成長。說實話，筆者看到上一版的USD PD 3.0是很失望的，甚至連把產(chǎn)品升級為USB PD 3.0的動力都沒有(請參考，升級還是權謀？從USB PD 2.0到USB PD 3.0)。但是這次不同了，我們將以最快的速度，把技術和產(chǎn)品全部升級到USB PD 3.0，點擊下載PPS支持芯片LDR6022芯片資料。
