Питание от usb – компактные питальники для автономной работы / Зарядки, пауэрбанки, провода и переходники / iXBT Live

Питание по USB — как это работает? — Хабр Q&A

1. Сам зарядник (или любое другое устройство с USB хостом) просаживается, когда с него берут больше тока, чем он может дать. В обычном режиме напряжение на выходе заряди поддерживается на уровне 5.0в — 5.2в
А вот на другом конце кабеля уже возможна просадка! Чем более качественные провода и разъёмы в них используются, тем меньше просадка напряжения. (именно потому не получится выжать 2А, используя плохой кабель — напряжение просядет, телефон это увидит и умерит аппетит)

2+3. Стандарт USB (до 2.1 включительно) обязывает производителей устройств потреблять не более 0.5А при работе. В USB 3.0 этот порог поднят до 1А. Более того, USB хост не обязан поддерживать устройства с потреблением даже 0.5А — по стандарту, при первоначальном подключении, устройство сообщает, какой ток ему требуется для работы, и хост отвечает, может ли он это обеспечить. Согласно стандарту, при инициализации устройство не должно потреблять более 0.1А
И здесь вступает в дело индустрия телефонов и стандарт разъёма для зарядки microUSB. Когда стандарт USB, предназначенный для коммуникации, начали применять «тупо» для обеспечения устройств питанием, началась путаница. Если при подключении к ПК телефон мог «спросить», сколько тока он может выдавать, «тупые» зарядки не поддерживали никакой инициализации и установления соединения, и от них можно было брать … а как узнать, сколько можно взять ампер от зарядки? Какой ток потреблять телефону, когда втыкается 5 вольт?? И вообще, вдруг это не тупая зарядка, а кабель с перебитыми шинами данных, подключенный к ПК, с которого нельзя брать больше 0.5А???

В общем, придумали проверять, замкнуты ли шины данных, и если замкнуты — брать, например, 1А. У других производителей, того же Apple, зарядка подавала на шину данных определенное напряжение, которое телефон определял, распознавал зарядку как «свою» и потреблял уже, например, 2А.
Потом Qualcomm придумал QuickCharge, сделал умную зарядку и пустил по кабелю вместо 5 вольт целых 9. В новых версиях вольтаж поднялся до 12, а потом и вообще до 20. И всё это по USB… Что-то не туда меня занесло. Какой там дальше пункт?

4. Предохранителей в зарядках я не видал. Обычно проседает напряжение, вольт эдак до четырех. На такой напруге телефон уже не может брать много ампер и автоматически уменьшает потребляемый ток.

5. Стандартный вольтаж, на котором теоритически могут заряжаться девайсы — в диапазоне 4.0-5.5 вольт (у меня есть зарядка с 5.5). С QuickCharge 3.0 — вольтаж до 20 вольт. В зависимости от качества кабеля, через него может течь до 2 ампер. Ну максимум 3, больше не стоит — перегреется место контакта и все поплавится нафиг.

6. В каком направлении? Зарядка это вообще побочная вещь в стандарте USB. Если вы про подключение телефона к ПК, при котором он заряжается — обычно всегда такое работает. Если OTG — на своем телефоне мне удавалось сделать так, чтобы он при этом ещё и заряжался. Но далеко не всегда. В этом режиме согласно стандарту USB, телефон должен служить источником питания, а не наоборот, заряжаться от подключенного к нему устройства.

Питание USB порта

Desert Eagle

Доброго времени суток желаю уважаемым участникам форума!

Возник у меня такой вопрос — вредно ли для компа использование напряжения юсб-порта (5 вольт, емнип) в своих низменных целях?
У меня с лицевой панели идёт на стол удлиннитель, от которого я периодически запитываю мааленький кулер для модема (греется сильно), мобильник заряжаю и т.п.

Может ли это навредить компу?

Заранее благодарю за внимание!

SiteCoolOff

Вреда никакого не будет, если не перегружать по потребляемому току, не более 0,5 А
Я телефон (Voxtel VS600) практически от ПК и заряжаю уже 4 года…

Desert Eagle

21.07.2010 — 14:37

не более 0,5 А
О! А вот это ценно! Спасибо!

Архангел

А почему именно 0,5? Я всегда смотрел максимально допустимую мощность на блоке питания. Там всегда есть табличка с вольтажом и мощностью. Ведь этот показатель зависит от блока питания…

SiteCoolOff

Заходим в Диспетчер устройств, в Контроллерах USB смотрим свойства любого Корневого USB-концентратора, во вкладке питание есть строчка Доступная мощность 500 мА на порт. От блока питания никоим образом не зависит.

Архангел

Возможно. Видимо через контроллер фиксировано идет. По крайней мере по вольтажу 5v и 12v мощность была зависящая от БП. Много чего паял в своё время.

Desert Eagle

Стоп, получается, где-то на юсб-порте можно поймать

12v
?

Архангел

Нет 12 не поймать. 😊 Я про внутренние разъемы с питанием для HDD, флопаря…
Вот USB 3 уже более мощный.

Alex1i

Вот USB 3 уже более мощный.
А сколько на юсб 3 можно повесить? У меня на коробке пафосная реклама про повышенную мощность юсб 3, а конкретных значений не нашел.

Архангел

Википедия глаголит следующее:
Версия 3.0 может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА

http://ru.wikipedia.org/wiki/USB

SiteCoolOff
Вреда никакого не будет, если не перегружать по потребляемому току, не более 0,5 А

Это наверное на один порт фраза? Вспомним внешние винты и сидиромы, у них есть дополнительный штекер по мимо интерфейсного который втыкается в другой свободный порт USB тем самым суммируя мощность.

SiteCoolOff

Архангел
Это наверное на один порт фраза? Вспомним внешние винты и сидиромы, у них есть дополнительный штекер по мимо интерфейсного который втыкается в другой свободный порт USB тем самым суммируя мощность.
Совершенно верно.

Desert Eagle

Хо-хо! Получается, если у меня приблуда мощностью, к примеру, в 1,5 ватта — мне нужно взять 3 удлиннителя юсб, найти каждому место и законнектить 6 контактов в 2 провода — и вуаля?! Готовые полтора ватта?


Кстати, с ноутом такое дело тоже без последствий пройдет?

SiteCoolOff

Господи, что за мегаколлайдр вы там собираетесь подключать? 😊. Право, чем огород городить, взять подходящий AC/DC импульсный адаптер, ИМХО.

Desert Eagle

Есть такой — заслуженнейшая вещица — 8 лет непорочной варварской работы! Однако и он, зараза, сильно греется в процессе работы! Да и просто не хочется втыкать в розетку ещё один тройник ради новой приблуды. Ей хватит уже того, что есть.
А про 1,5 ватта — это я чисто теоретически, пока… а так, хрен его знает, может, лампу настольную на юсб питание переведу! 😊

Desert Eagle

22.07.2010 — 14:40

Нет 12 не поймать. Я про внутренние разъемы с питанием для HDD, флопаря…
Значит, от настольного компа можно получить 12 вольт постоянного тока, если наружу вывести хвост от шины жёсткого или флоппи?
А такое варварство не повредит мамке?
И какова мощность у того тока?
И на каких примерно контактах ловить напряжение?
Извините за кучу вопросов! 😊

Alex1i

Значит, от настольного компа можно получить 12 вольт постоянного тока, если наружу вывести хвост от шины жёсткого или флоппи?
Это можно, надо смотреть документацию на БП, и там достаточно большую нагрузку можно подключить.

Гефест

Ватты с амперами не путаем 😊 Если в ваттах считать, то по 2,5 на дырку выходит

Desert Eagle

Благодарю! Действительно, перепутал… Жара-с! 😊

c00xer

Desert Eagle
вредно ли для компа использование напряжения юсб-порта (5 вольт, емнип) в своих низменных целях?
Вопрос не праздный, мало кто его задаёт, топикстартеру респект. Товарищ Архангел упомянул табличку на БП, но не более. А почему никто не спросил, от какой линии блока питания запитаны USB-порты? На некоторых материнках USB запитан от линии +5VSB, а там 0.5А на-всё-про-всё. «Мозги» самой материнки, клава, мышка (она ведь светится при выключенном компе, замечали?), сетевая карта, да ещё и мобильник туда норовят воткнуть 😛 В новых БП этот предел до 1.5А, но всё равно немного.
Кроме смеха. Если при выключенном компьютере вы подключаете устройство к конкретному USB-порту и при этом оно не «засветилось», значит, подключение к этому порту безвредно. Потому что этот порт подключён к обычной, «мощной» линии +5V. Превысить её нагрузочную способность ой как трудно. На некоторых материнках можно выбрать джампером, от какой линии запитать каждый конкретный порт.

c00xer

Desert Eagle
Получается, если у меня приблуда мощностью, к примеру, в 1,5 ватта — мне нужно взять 3 удлиннителя юсб, найти каждому место и законнектить 6 контактов в 2 провода — и вуаля?! Готовые полтора ватта?
Полтора ампера. Да, действительно, токи складываются, и «двухголовые» кабели для переносных жёстких дисков — тому подтверждение. У жёстких дисков потребляемый ток близок к 0.5А, а иногда и превышает этот предел, поэтому приходится «кушать» от второго порта.
Desert Eagle
Кстати, с ноутом такое дело тоже без последствий пройдет?
Не факт. В ноутбуках часто всё делается «впритык», особенно в нетбуках. EEE PC 700, например, молча отключался при подключении чего-либо мощного. Поэтому гарантировать ничего нельзя, надо пробовать.

Desert Eagle

О! Александр, искренне благодарю за подробную консультацию!
Перещупаю с лампочкой все доступные порты… Но, насколько я помню (в ноуте точно) я настраивал так, чтобы питание на юсб подавалось сверх штатного, рабочего режима, ещё и в ждущем: проги завершил, буку закрыл, дисплей вырубился — аккум держится суток двое железно — дольше просто не проверял — а питание на юсб ЕСТЬ!

Просто частенько в пути, например, требуется зарядить аккум мобильного — почему бы не сделать это от ноутбука, который тяжёлым камнем висит за спиной… ? А уж возможность приложить дополнительный кулер к дюзам вечно горячего нетбука — да и ещё запитать не с каких-то других внешних аккумов, кои надо ещё таскать с собой и периодически перезаряжать, а автономно — самообслуга! А если этот вентилятор на себя направить… ! 😊

Кстати, мой нетбук — Асеr espire one ZG5 — такой эксперимент выдерживает — заряжал от него нокию через фирменный нокиевский зарядник по юсб, купленный в Связном за 150 р.

А теперь прикиньте, каково мне было смотреть на эту полуторасотенную приблуду, когда из нескольких сантиметров провода в 5 минут (на налаживание контактов и устранение переполюсовки) я запитал мобильник не хуже!!!
Вот тогда я и вспомнил и про 5 вольт, и про кучку старых горелых СЗУ, из которых самое ценное — хвосты — ради них, собственно, и хранил.

Здесь пришлось крепко подумать — ведь СЗУ, судя по надписям, выдают 3,7, 4,7 и тому подобные значения вольт, а в юсб — целых 5! Но, подумав, что не только в аккумуляторе есть защитные схемы, но и мобильнике уж наверное до аккума тоже предусмотрены, решил питаться по юсб.

Успешно!

Настольный комп так же выдерживает эти испытания с одним интересным нюансом — кулер работает, охлаждает. Поверх него, от того же порта пытаюсь накинуть провода с мобилы — мобиле силы тока/вольтажа не хватает — индикаторы зарядки молчат, однако комп регистрирует подключение юсб устройства, которое он не может опознать. Не вырубается, только на колонках появляются помехи-зерно.


В дальнейших смелых планах — блок питания по юсб для зарядки пальчиковых АА и мизинчиковых ААА аккумов! 😊

Архангел

Desert Eagle
Значит, от настольного компа можно получить 12 вольт постоянного тока, если наружу вывести хвост от шины жёсткого или флоппи?
А такое варварство не повредит мамке?
И какова мощность у того тока?
И на каких примерно контактах ловить напряжение?
Извините за кучу вопросов! 😊

Ловить просто. Если мне память не изменяет то красный — это 5 вольт, желтый — это 12 вольт. Мощность написана в табличке на вашем БП по каждому вольтажу.

О! Память мне не изменила. Перейдите по ссылке http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA_%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F и поглядите на цветные таблички по проводам. 😛

Зачем нам USB хаб с внешним питанием? — Maddot IT&FOSS

USB устройств различного предназначения развелось нынче, что грибов после дождя: вентиляторы, светильники, чайники и кофеварки, тапочки с подогревом и т.п. Подключать к USB пытаются практически всё, заряжают смартфоны и планшеты. Некоторые из устройств используют USB по основному назначению, но большинство новинок используют USB в качестве источника питания пяти Вольт.

Нехватка разъёмов USB разрешается с использованием хабов, разветвляющих не только интерфейс, но и шины питания. А простых разветвителей USB интерфейса в виде пассивных хабов, можно отыскать сотни, если не тысячи разновидностей. Порой их создают в виде вычурных фигурок, здесь дизайнерской мысли нет предела.

Наряду с обычными (простыми) хабами имеются на рынке и USB-хабы оснащаемые дополнительным внешним или встроенным блоком питания. Зачем такое решение продвигается, сейчас и разберёмся.

Недостаток свободных портов USB для подключения внешних устройств случается чаще всего именно из-за того, что пользователь компьютера подключает в USB разъёмы различные устройства, необходимость в которых весьма сомнительна. Штатных разъёмов USB от четырёх штук, выведенных наружу корпуса компьютера в стандартной конфигурации южного моста чипсета, где как минимум, присутствует  два базовых (корневых) хаба, должно хватать в практически любых применениях.

Необходимость расширять количество подключаемых к компьютеру устройств часто заложено в сами внешние устройства. Не исключение составляют кард-ридеры, имеющие на своём борту USB концентраторы. И в других устройствах, часто размещают хаб, просто как буферный элемент схемы для снижения нагрузки на компьютер. Такие устройства имеют возможность подключения своего блока питания или подпитки от второго и последующего портов USB компьютера.

Хабы с внешним питанием предназначены для подключения устройств, которые критичны к питанию от шины компьютера через USB разъём. Ограничение на нагрузочную способность порта USB заложено в спецификации и составляет не более полуампера в стандарте спецификации номер два. А с целью экономии, в том числе и аккумуляторных батарей в ноутбуках, чаще всего производители компьютерной техники выстраивают такие схемы питания, в которых стандартные значения тока нагрузки не обеспечивается.

Не всегда и незачем с каждого разъёма подавать устройству столько энергии, в каком количестве это устройство не нуждается. Перерасход за счёт резервирования обращается в дорогостоящем воплощении конечного изделия. Поэтому с целью экономии схемы питания делают такими, чтобы было достаточно питать буферные элементы схем внешних устройств.

Например, манипулятор «мышь» или флэшка не нуждается в питании мощностью два и более Ватт. Принтеры, подключаемые к компьютерам и ноутбукам по USB, так же имеют отдельный блок питания. Так как никоим образом с одного шинного разъёма USB не обеспечить питание принтера или многофункционального устройства (МФУ).

Умные люди сами соображают, что нельзя уповать на «защиту от дураков» и загружать USB порты, а тем более  перегружать, при этом тупо руководствоваться стандартом спецификации интерфейса USB. Поэтому, подключая устройства, заботятся о включении внешних блоков питания устройств и хабов, не экспериментируя и испытывая судьбу, на «выдержит – не выдержит» нагрузку.

Внешний (дополнительный) блок питания хаба обеспечивает распределение нагрузки для интерфейсного разъёма USB. Тем самым нагрузка на схемы главной (материнской) платы компьютера или ноутбука остаётся в пределах допустимых значений. Что оберегает дорогостоящее изделие от выхода из строя по причине перегрузки буферных элементов схем, шин разводки питания и других компонентов.

13 905

100 ватт по USB или как работает Power Delivery / Habr

Почитав вот этот пост и сопутствующую ему дискуссию, я решил попробовать внести ясность в то, что такое USB Power Delivery и как это работает на самом деле. К сожалению у меня сложилось впечатление, что большинство участников дискуссии воспринимают 100 ватт по USB слишком буквально, и не до конца понимают что за этим стоит на уровне схематики и протоколов.

Итак, кратко – основные пункты:

  • USB PD определяет 5 стандартных профилей по электропитанию – до [email protected]А, до [email protected]А, до [email protected]А, до [email protected]А и до [email protected]А
  • Кабели и порты для Power Delivery сертифицируются и имеют дополнительные пины в разьеме
  • Тип кабеля и его соответствие профилю определяются автоматически через дополнительные пины и определение типа USB коннектора (микро, стандарт, A, B и т.д.)
  • Обычные USB кабели (не Power Delivery) сертифицируются только по первому профилю до [email protected]
  • При подключении распределяются роли, между тем кто дает ток (Source / Источник ) и кто потребляет (Sink / Приемник)
  • Источник и Приемник обмениваются сообщениями по специальному протоколу, который работает параллельно традиционному USB
  • В качестве физического носителя протокол использует пару – VBus / GND. Именно поэтому Power Delivery не зависит от основного USB протокола и обратно совместим с USB 2.0 и 3.0
  • Используя сообщения, источник и приемник могут в любой момент времени меняться ролями, изменять силу тока и/или напряжение, уходить в спячку или просыпаться, и т.д.
  • По желанию устройства могут поддерживать управление PD через традиционные USB запросы, дескрипторы и т.д.

Под катом — детали.

О кобелях Про кабели

USB Power Delivery работает с шестью типами коннекторов:

Соответственно попарно допустимы следующие виды соединений

  1. USB 3.0 PD Standard-A <-> USB 3.0 PD Standard-B plug
  2. USB 3.0 PD Standard-A <-> USB 3.0 PD Micro-B plug
  3. USB 3.0 PD Micro-A <-> USB 3.0 PD Micro-B plug
  4. USB 3.0 PD Micro-A <-> USB 3.0 PD Standard-B plug
  5. USB 2.0 PD Standard-A <-> USB 2.0 PD Standard-B plug
  6. USB 2.0 PD Standard-A <-> USB 2.0 PD Micro-B plug
  7. USB 2.0 PD Micro-A <-> USB 2.0 PD Micro-B plug
  8. USB 2.0 PD Micro-A <-> USB 2.0 PD Standard-B plug

Отдельно стоит заметить что спецификация прямо запрещает извращения с несколькими коннекторами на одной из сторон соединительного кабеля, что достаточно логично, учитывая токи до 100 ватт. С другой стороны использование переходников и адаптеров не возбраняется при условии что они соответствуют профилю электропитания, и не закорачивают экран кабеля на его землю.
Про порты

После сертификации USB PD порты маркируются следующим образом:

Данное лого информирует о версии USB (2.0 или 3.0 SuperSpeed), а также о профилях электропитания которые поддерживает данный порт. Значение ”I” означает потребляемый профиль, необходимый для полноценного функционирования устройства, а значение «О» то какой профиль порт может предоставить. Примеры маркировки портов:

  • Первый порт поддерживает USB2. Он может давать питание по Профилю 1 ( [email protected]) и использует Профиль 3 ( [email protected] или [email protected]) для полноценного функционирования. Например порт для планшета или нетбука.
  • Второй порт поддерживает USB2. Он может давать питание по Профилю 2 ([email protected] или [email protected]) и использует Профиль 4 ( [email protected] или [email protected] или [email protected]) для полноценного функционирования. Например порт для ноутбука или лаптопа.
  • Третий порт поддерживает USB3. Он только дает питание по Профилю 1 ([email protected]). Сам он по VBus не запитывается. Например порт десктопа, монитора, телевизора, и т.д.
  • Четвертый порт поддерживает USB3. Как и в первом примере он может давать питание по Профилю 1 ([email protected]) и сам требует питание по Профилю 3 для полноценного функционирования ([email protected] или [email protected]). Пример придумайте сами 🙂

Физический канал

USB PD определяет принципиальную схему физической организации соединения посредством кабеля следующим образом:

Как видно из схемы, USB PD также требует чтобы и в источнике и в приемнике были реализованы схемы определения падения/скачка напряжения, а так же методы определения разряженной батареи для случаев когда одна из сторон не может запитаться от своего внутреннего источника.

В качестве алгоритмов для определения разряженной батареи предлагаются следующее. Если одна из сторон выставляет сопротивление в 1кОм между экраном и землей, это свидетельствует о том что ее батарея разряжена. В такой ситуации другая сторона берет на себя роль источника и начинает отдавать минимальные 5В, чтобы дать через VBus питание противной стороне и начать обмен сообщениями по протоколу USB PD.

Как уже упоминалось ранее, для обмена сообщениями USB PD протокол использует линию VBus. Ниже приведена блок-схема, определяющая ключевые функциональные элементы передатчика:

И соответственно такая же блок-схема для приемника:

Сериализированная кодировка 4b5b и декодировка 5b4b подразумевает что все данные по шине, кроме преамбулы пакета, передаются пятибитными последовательностями в соответствии c таблицей кодировки, определяемой стандартом. Каждая такая последовательность кодирует либо одну из 16 цифр (0x00..0x0F), либо сигналы начала / синхронизации / сброса и конца пакета. Таким образом передача одного байта занимает 10 бит, 16-битного слова – 20 бит и 32-битного двойного слова – 40 бит и т.д.

Логический канал

USB PD протокол основывается на последовательных парах типа запрос-ответ. Запросы и ответы пересылаются с использованием пакетов. Пакеты состоят из преамбулы (фаза подготовки к передаче), начала пакета SOP (три сигнала Sync-1 и завершающий Sync-2 в кодировке 4b5b), заголовок, 0..N байт полезной нагрузки, контрольной суммы (CRC-32) и сигнала конца пакета (одиночный сигнал EOP):

Как было упомянуто выше, преамбула не кодируется в 4b5b. SOP, CRC и EOP кодируются 4b5b на физическом уровне, заголовок и полезная нагрузка кодируются на уровне логического протокола.
Сброс шины производится путем посылки трех сигналов RST1 и завершающего сигнала RST2, в соответствии с кодировкой 4b5b.

Протокол

Все USB PD сообщения состоят из заголовка и порции данных произвольной длины. Сообщения либо генерируются на уровне логического протокола и затем пересылаются на физический уровень, либо принимаются на физическом уровне и затем пересылаются на уровень логического протокола.

Заголовок сообщения имеет фиксированную длину 16 бит и состоит из следующих полей:

Сообщения бывают двух видов – управляющие (control) и информационные (data).

Управляющие сообщения

Контрольные сообщения состоят только из заголовка и CRC. Количество объектов данных для таких сообщений всегда устанавливается в 0. Типы управляющих сообщений USB PD представлены в таблице ниже:

Отдельно следует упомянуть что поля вида tSourceActivity, tSinkRequest и т.д. — это константы, значения которых глобально заданы самой спецификацией в отдельной главе. Сделано это потому что они определялись опытным путем в результате прототипирования, и найденные оптимальные значения просто подставили в отдельную главу, чтобы не рыскать по всей спецификации.

Информационные сообщения

Данный вид сообщений предназначен для получения детальной информации об источнике или приемнике, а также для передачи запрашиваемых характеристик электропитания – сила тока, напряжение и т.д. Информационные сообщения всегда содержат ненулевое значение в поле ”Number of Data Objects”.

Спецификация определяет четыре вида информационных сообщений:

  • Power Data Object (PDO) – используется для описания характеристик порта источника или требований приемника
  • Request Data Object (RDO) – используется портом приемника для установки соглашения по характеристикам электропитания
  • BIST (Built In Self Test) Data Object (BDO) – используется для тестирования подключения на соответствие требованиям спецификации для физического соединения
  • Vendor Data Object (VDO) – используется для передачи нестандартной, дополнительной или иной проприетарной информации определяемой производителем оборудования и выходящей за рамки спецификации USB PD.

Виды информационных сообщений кодируются в поле ”Message Type” заголовка сообщения следующим образом:
Сообщение о характеристиках

Порт источника всегда обязан сообщать свои характеристики приемнику путем передачи серии 32-битных объектов PDO. Информация переданная посредством этих объектов используется для определения возможностей источника, в том числе включая возможность работать в режиме приемника.
Сообщения о характеристиках представляются в виде одного или нескольких объектов следующих за заголовком:

Сообщения о характеристиках передаются:

  • От источника к приемнику через определенный временной интервал, при непосредственном подключении кабеля. Источник должен продолжать посылать сообщения на протяжении одной минуты после подключения до тех пор пока не будет установлено успешное соглашение по электропитанию, либо приемник не вернет RDO с флагом Capability Mismatch – несоответствие характеристик.
  • От источника к приемнику с целью принудительного переустановления соглашения по электропитанию или смены характеристик.
  • В ответ на управляющие сообщения Get_Source_Cap или Get_Sink_Cap

Каждый объект PDO должен характеризовать отдельный элемент электропитания, входящего в состав устройства на максимально допустимых для него значениях напряжения. Например, встроенная батарея 2.8-4.1V, стационарный блок питания 12V и т.д. Все элементы электропитания должны поддерживать как минимум 5V и соответственно каждый источник должет иметь хотя бы один PDO соответствующий профилю с характеристиками 5V.

PDO соответствующий элементу с постоянным типом электропитания 5V всегда должен идти первым в цепочке объектов.

Структура объекта PDO:

Для каждого типа электропитания предлагаются различные характеристики.

Постоянный тип электропитания, напряжение постоянное. Источник должен иметь хотя бы один такой элемент:

Программируемый тип электропитания, напряжение может регулироваться путем запросов в пределах между минимальным и максимальным:

Вариативный тип электропитания, напряжение может изменяться в заданных пределах абсолютного минимума и абсолютного максимума, но не может регулироваться:

Батарея, данный тип используется для обозначения батарей которые могут быть напрямую подключены к линии VBus:

Сообщение о запросе

Сообщения о запросах передаются приемником к источнику для передачи своих требований в фазе установления соглашения по электропитанию. Данное сообщение посылается в ответ на сообщение о характеристиках и должно содержать один и только один объект запроса данных – RDO, который описывает информацию о требуемых характеристиках электропитания для приемника.

Данный запрос имеет два типа, в зависимости от адресуемого типа элемента электропитания, переданного в сообщении о характеристиках источника. Для запросов к элементу электропитания постоянного или вариативного типа, либо батареи поля ”Operating Current / Power” и ”Total Current / Prog Voltage” интерпретируются одним путем, а для запросов к элементу программируемого типа – другим путем, так как в этом случае запрашивается и напряжение, и сила тока.

Структура объекта RDO:

На мой взгляд данной информации достаточно, чтобы получить хорошее представление о принципах работы USB Power Delivery. Я сознательно не стал углубляться в дебри, связанные с таймерами, счетчиками и обработкой ошибок.

Взаимодействие с традиционным USB

Как уже было упомянуто выше, Power Delivery – это самостоятельная подсистема, которая функционирует параллельно и независимо от канонического USB. Тем не менее, в случаях когда устройства реализуют оба протокола – и USB и Power Delivery, спецификация рекомендует реализацию т.н. System Policy Manager или SPM, компонента который может контролировать оборудование USB PD посредством традиционных запросов USB.

Для систем с поддержкой SPM, спецификация рекомендует предоставить PD информацию посредством специальных типов USB дескрипторов. Не считаю нужным в них детально углубляться, просто перечислю их названия:

  • Power Delivery Capability Descriptor, является составной частью BOS дескриптора и сообщает о том поддерживает ли устройство зарядку батареи через USB, поддерживает ли оно стандарт USB PD, может ли оно выступать источником питания, и может ли оно быть приемником. Кроме того данный дескриптор содержит информацию о количестве портов-источников, портов-приемников и версии поддерживаемых спецификаций USB Battery Charging и Power Delivery.
  • Battery Info Capability Descriptor, требуется для всех устройств заявивших батарею в качестве одного из элементов электропитания. Содержит информацию о названии, серийном номере и производителе батареи, ее емкости, а также о пороговых значениях тока в заряженном и разряженом состоянии.
  • PD Consumer Port Capability Descriptor, требуется для всех устройств которые заявили поддержку хотя бы одно порта-приемника. Содержит информацию о поддержке стандартов Power Delivery и Battery Charging, минимальное и максимальное напряжение, операционную мощность, максимальную пиковую мощность и максимальное время, которое оно может эту пиковую мощность потреблять
  • PD Provider Port Capability Descriptor, требуется для всех устройств которые заявили поддержку хотя бы одного порта-источника питания. Содержит информацию о поддержке стандартов Power Delivery и Battery Charging, а так же список всех PDO объектов, характеризующих элементы электропитания доступных устройству.
  • PD Power Requirement Descriptor, требуется для всех устройств-приемников поддерживающих USB PD. Каждое устройство должно возвращать хотя бы один такой дескриптор в составе дескриптора конфигурации. Этот дескриптор должен идти сразу после первого дескриптора интерфейса. В случае когда их несколько, он должен идти после каждого первого дескриптора интерфейса функции, если используется IAD, или в случае композитного устройства без IAD, непосредственно после каждого дескриптора интерфейса, и до endpoint дескрипторов.

Для управления USB Power Delivery через запросы USB, в случае если устройство поддерживает Power Delivery класс, спецификация предлагает команды, которые могут использоваться для передачи PD запросов и объектов посредством USB, то есть через шину данных. Сводная таблица дана ниже:
Заключение

Надеюсь что данным постом я подогрел интерес публики к USB Power Delivery. Скромно замечу, что автор имеет непосредственное отношение к данной спецификации, поэтому готов ответить на любые вопросы по Power Delivery в частности и USB в общем.

С уважением.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о