无线充电方案之USB协议

近期由于困恼手上没有合适的无线充电设备（供电），于是在网上浏览了大量的无线充电方案，都没有找到合适的方案，主要是方案太杂乱，类型于缺少协议成员、功率不达标、无异物检测功能等一些列的短板。

回顾以往做过的硬件项目中就有一款电源管理芯片，当时是采用的英集芯的IP5306的集成电源管理芯片，外加一个九齐的6PIN单片机做充电口切换，实现了一款可以切换充电口的充电宝。

在USB（MICRO-B和TYPE-C）协议上面直接采用数据引脚下拉两个5.1K的电阻，这是为了匹配PD协议，而PD协议成员包括USB2.0、USB3.0等等。如此在不需要通信传输的情况下只为提供电源的设计中，USB正反插都能对板子充电。在输出口处（TYPE-A）直接把两个数据引脚短接，如此在不进行数据传输的情况下默认通过电源管理芯片的5V/1A给负载充电。

此次便再次信赖英集芯的电源管理芯片，以下是大致该芯片的介绍：

IP5568 是 一 款 集 成 无 线 充 TX/RX 、 QC2.0 /QC3.0/SCP/VOOC 输出快充协议、FCP/AFC/SFCP 输入输出快充协议、MTK PE+ 1.1&2.0 输出快充协议、USB C/PD2.0/PD3.0 输入输出协议、USB C PD3.0 PPS 输出协议、兼容 BC1.2/苹果/三星手机、同步升/降压转换器、锂电池充电管理、电池电量指示等多功能的电源管理 SOC，为快充移动电源提供完整的电源解决方案。可同时支持 USB A

x2，USB B，USB C 四个 USB 口，单独使用任何一个 USB口都可以支持快充，同时使用两个及以上输出口时，只支持5V。IP5568 支持无线充和 USB 口同时使用。IP5568 的高集成度与丰富功能，只需一个电感实现降压与升压功能，在应用时仅需极少的外围器件，有效减小整体方案的尺寸，降低 BOM 成本。

IP5568 的同步开关升压系统可提供最大 18W 输出能力，即使电池电压较低时输出 18W 仍能保持 90%以上的效率。空载时，自动进入休眠状态。IP5568 的同步开关充电系统，提供高达 5.0A 充电电流。内置 IC 温度、电池温度和输入电压控制环路，智能调节充电电流。IP5568 内置 USB C&PD2.0/PD3.0 协议。IP5568 内置 14bit ADC，精确测量电池电压和电流。IP5568 内置电量计算法，可准确获取电池电量信息。可定制电池电量曲线，以精准显示电池电量。IP5568 支持 1/2/4 颗 LED 电量显示，支持 88、188 等各种数码管电量显示；支持照明功能；支持按键。

提供的电路示意图也要相对复杂的多，如下图。

由于篇幅原因，展示的不清晰，如需要可到英集芯官网查阅相关资料。本设计图设计到多种协议匹配，包括两个TYPE-A口、一个双向TYPE-C口、一个MICRO-B口、一个LIGHHTNING口、无线协议等，所以在设计无线充电设备前需要先把这些协议学习明白。以下就来介绍以下USB协议。

TYPE-是USB-IF协会于2014年公布了新一代USB接口,其轻薄、可正反插、裔速、多功能、更裔的灵活性、兼容性等优点，受到整个业内及消费者的亲睐和嘱目[1],并且还要求现在适配器都需要配置PD协议，PD协议成员包含USB1.0、2.0、3.0还有华为、苹果、OPPO、三星等一些充电协议（需详情可自行查阅）。

TYPE-C是一种新型的物理物件，就是现在常见的USB座子，其可以来回切换上行端口和下行端口，主要是DFP、UFP、DRP。

如图是TYPE-C口的接口定义，包括4个GND、4组TX/RX、4个VBUS、两个SBU、两个CC口，两组D+/D-口。

D+/D-：USB2.0数据总线，兼容之前的USB标准。

TX/RX：USB3.1 (lOGbps〉高速数据总线,正插时用TX1/RX1两对信号，反插时用TX2/RX2两对信号;多出来的两对TX/RX可用于数据扩展,可以给USB32(20Gbps)或者给DP用。

SBU:辅助信号(Side band use),在特定的一些传输模式时才用到，如DP。

VBUS：用于电源传输,最高可以达到100W(5A/20V)。

CC：通道配置引脚，是Type-C接口的灵魂引脚，主要功能有检测USB端口的连接，正反插方向确认、角色互换，通讯和配置Vconn电源、终端设备类形判断等功能。

根据协议描述，CC口就是用来角色确定的，在通用传输电缆中只有四根线，除去VBUS和GND，剩下的两个线在CC协议匹配后通向DD口或者TR口。达到传输的目的，可以看到我们在设计简单硬件方案时只需要把CC口下拉5.1K电阻就可以通过携带PD协议的适配器给板子供电。