USB PD3.0重磅升级，PPS收编QC4.0

鸡年春节期间，USB-IF组织发布了USB PD 3.0的重要更新，正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply)，成功收编了高通的QC4.0，并与国家工信部的泰尔实验室达成了共识，预计将与国标实现统一。至此，2016年风起云涌的快速充电标准之争告一段落，将于2017年进入统一标准，快速发展的道路。业界厂商也将很快推出支持PPS技术的芯片和解决方案。由于PPS实际上属于AnyWatt可编程电源技术的子集，因此支持AnyWatt可编程电源技术的LDR6022芯片（资料下载）将会在2017年3月份完成对PPS的升级支持，有望成为全球首颗支持USB PD3.0和PPS的芯片。而消费者，终于可以期待在2017年开始享受适配器大统一带来的便利了。

图1 基于USB PD 3.0的PPS技术规范

为了让大家更快地了解PPS，本文将简要介绍一下这个神奇的PPS技术架构。以及PD3.0的其他重要升级。当然，纯属个人解读，谬误难免，仅供参考，有指正意见欢迎加作者微信13510191269。

第一， USB-IF为什么要推出PPS？

2014年，智能手机进入大屏时代，原有的5V2A micro usb充电极限已经无法满足用户的需求。但是，作为USB协议的制定者USB-IF却没有给出解决办法。这为后来的快速充电技术标准混战埋下了伏笔。于是，高通利用自己的行业地位，开始力推QC2.0和QC3.0，向9V/2A, 12V/1.5A快速充电技术路线进发。但是，不同于非盈利组织定位的USB-IF，高通发布的技术标准都是围绕自己的产品生态和商业利益展开的。因此，纷争不可避免，战火从此点燃。OPPO，MTK，华为，TI等公司相继推出了自己的快速充电标准，试图分得一杯羹。

图2 高通公司的QC认证标志

这种局面是谁都不希望看到的，毕竟，浪费社会资源，造成电子垃圾污染，有悖于这些大公司的社会责任。那么谁来结束纷争呢？必须是要一个没有自身商业利益的组织来实现。于是，USB-IF在原有的USB PD2.0和USB PD3.0基础上，通过与高通、泰尔实验室以及国内主流手机厂商的多方沟通。终于推出了PPS来满足各方的诉求(或者说是互相妥协)，并明确规定，USB接口不允许通过非USB PD的协议来实现电压调整。从此，快速充电标准，有望走向统一。各家原有的旧的标准，只要不违背原则的，可以在PPS基础上保持向下兼容。再有离经叛道者，那就由它自己去面对该有的社会责任了。

图3 苹果公司的C to Lightning连接线

说到这里，大家一定会好奇，Apple会不会成为独立于联盟之外的部落。从笔者的角度看不会，因为Apple已经推出了PD to Lightning的转接线，在12吋的IPAD上实现了USB PD快速充电。是否把这项技术应用到Iphone上，仅仅是Apple的喜好而已。作为USB TYPE-C和USB PD推广的急先锋，我相信APPLE仅仅是在等待时机。

第二， PPS能够解决什么问题？

1. PPS让USB接口的输出电压范围，从5V扩展到3.0V~21V。
这是一个很重要的改动，因为快速充电存在着高压小电流和低压大电流两大派系。从3.0V~21V的供电范围，让PPS可以满足各种技术流派的快速充电。
2. PPS可调整电压幅度为20mV，可以实现低压大电流直充。
20mV一档的电压调整幅度，让低压大电流直充方式成为可能，实际上关于这个技术的争议很大，因为有部分手机厂商希望直接在适配器上实现恒流直充控制，而不是放在手机端。但是USB-IF终究没有同意这一点。主要考量是，恒流机制可能导致某些情况下，输出电压的剧烈波动，不利于手机内部的Bypass路径管理，及手机内部基带模块的供电安全。
3. PPS有脉动机制，保证充电过程的安全性。
PPS一旦进入大电流模式，安全性变得非常重要，因此PPS协议规定，最少每10S，负载和适配器之间要保持一次脉动沟通，避免充电过程失控。

第三， PPS是全部吗？

从PPS目前的架构，为手机充电提供了非常好的的解决方案。但是，通过前面的分析我们知道。它其实是对USB PD协议的一个升级补丁，一个多方角力的结果。而USB PD，关注的应该是Power Deliver，而不仅仅是充电。既然是供电，那就应该包括三种常见的供电方式，恒压、恒流、恒功率。PPS仅仅实现了恒压供电，仍然是有局限性的。事实上，在PPS推出之前，业界一些比较前沿的公司就已经在尝试发布比PPS更完善的，同样是基于USB PD的供电方法。例如乐得瑞推出的免费协议AnyWatt可编程电源技术，可以实现3V~20V范围内，恒压，恒流，恒功率任意可调的方式。已经取得了很好的商用价值，当然，PPS发布后，AnyWatt就自然兼容了PPS，让PPS成为了AnyWatt可编程电源技术的一个子集。
除了PPS以外，此次USB PD3.0的升级还包括了不少与IEEE相关的信息(USB PD已经有点过界了，管到了IEEE的领域去了，所以有必要遵循IEEE的标准)，包括了Country Code，Country Information message，Manufacturer Information Message等，这些信息有助于针对不同国家的电网特性进行EMI和EMC处理，例如陷波滤波器的特征频率设置等。最让笔者看重的，除了PPS之外，其实是Status Message, 用于标志系统当前是否有外接电源，AC还是DC接入，电池情况，工作温度情况等。这个功能的增加，将会为USB PD成为智能供电标准提供重要的支撑，解决诸如两个笔记本电脑接在一起，该谁给谁充电的问题，备用电池接上笔记本电脑，该谁给谁充的问题，智能供电网络中的供电方向和负载平衡问题等。

图4 基于USB PD和AnyWatt技术的智能供电网络

可以说，此次USB PD 3.0的更新是振奋人心的，是一个真正意义上的成长。说实话，笔者看到上一版的USD PD 3.0是很失望的，甚至连把产品升级为USB PD 3.0的动力都没有(请参考，升级还是权谋？从USB PD 2.0到USB PD 3.0)。但是这次不同了，我们将以最快的速度，把技术和产品全部升级到USB PD 3.0，点击下载PPS支持芯片LDR6022芯片资料。