Was ist der ideale Weg, um die Datenpins D+ und D- an einem USB-Netzteil zu handhaben, um mit dem Schnellladen von Geräten kompatibel zu sein?

Was ist der ideale Weg, um die Datenpins D+ und D- an einem USB-Netzteil zu handhaben, um mit dem Schnellladen von Geräten kompatibel zu sein? ... Ich hoffe herauszufinden, welche Methode die beste Kompatibilität mit allen USB-Geräten bietet.

Aus praktischen Gründen ist es unmöglich, ein wirklich universelles Ladegerät unter Verwendung einer beliebigen Kombination von unveränderlichen Kurzschlüssen oder Widerständen auf den Datenleitungen des USB-Ladegeräts oder des Zielgeräts herzustellen, weilSie kämpfen mit Herstellern, die versuchen, Sie daran zu hindern, genau das zu tun, was Sie zu tun versuchen. Beispielsweise implementiert Apple eine Reihe von Ladesteuerungsschemata unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Widerstandsteilern, die so angeordnet sind, dass nur ein "passendes" Netzteil und Zielgerät zusammenarbeiten. Während Argumente vorgebracht werden könnten, dass solche Anordnungen eine optimale Ladeleistung ermöglichen, ist es nicht offensichtlich, wie dies bei Lithium-Ionen-/Lithium-Polymer-Batterien der Fall sein kann und ein mehr als ausreichendes Maß an Ladekontrolle von vielen anderen Herstellern ohne Verwendung erreicht werden kann und wird solche Techniken. Ein Beispiel für eine solche Apple-Anordnung ist unten angegeben.

Wenn Sie jedoch in die Fußstapfen anderer treten, die sich bereits mit diesem Bereich befasst haben, können Sie einen halbwegs guten Kompromiss erzielen.

Viele Hersteller veröffentlichen keine Spezifikationen ihrer kundenspezifischen Anordnungen, und das Beste, was Sie tun können, ist, entweder ihre Produkte selbst zu analysieren oder von denen zu lernen, die dies bereits getan haben und ihr Wissen freundlicherweise zur Verfügung stellen.

Eine solche Quelle ist die Dokumentation für das USB-Ladegerät Lady ADA / ADA Fruit Mintyboost.
Das ist mehr eine Saga als ein Tutorial!!! :-). Sie können am Ende beginnen und zurückarbeiten, um herauszufinden, wie die neueste Version ihr Wissen verwendet, um die Kompatibilität der frühen Konten zu maximieren und ihrem Entwicklungspfad zu folgen. Beide Ansätze sind gültig, je nachdem, wie viel Sie wissen möchten.

Mint Boost-Homepage
Überblick
Rundgang durch den Designprozess – von Wert für Designer

Hier erfahren Sie von den Geheimnissen des Ladens von Apple-Geräten etwas über die Geheimnisse des Ladens von Apple-Geräten - und einige andere nützliche Materialien auf dem Weg.

Uff / Wow! - eine Apple-Widerstandsanordnung. Dies ist von einem offiziellen iPhone 3GS-Ladegerät:

Hier ist ihre Kompatibilitätsliste für Version 2, die einen Blick wert ist, wenn Sie nach einer universellen Lösung suchen, da sie eine Reihe von Beispielen auflistet, bei denen das Standardladegerät NICHT funktioniert, aber ein "Kabel-Hack" es ermöglicht, ganz oder teilweise zu funktionieren.

Das Obige führt Sie beispielsweise zu Sonderfällen wie dem "Hack" der Samsung D-Serie hier oder den RAZR V3-Modifikationen hier

Hier ist eine Liste der Ergebnisse mit der Version 3 Minty Boost mit einer Reihe von Mobiltelefonen
. Wenn Sie ihre Schnittstelle emulieren, sollten Sie in der Lage sein, eine ähnliche Kompatibilität zu erreichen.

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Update - Ende 2016:

Dedizierter USB-Ladeport-Controller:

SE-Benutzer florisla hat die Existenz „neuer“ ICs festgestellt, die darauf abzielen, dedizierte USB-Ladeport-Fähigkeiten bereitzustellen. Als Beispiel nennt er den
„TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1 USB Dedicated Charging Port Controller“ von TI.

Der beste Weg, seine Fähigkeiten zusammenzufassen, ist ein Blick auf die Zusammenfassung auf seinem Datenblatt - siehe unten:

Ich habe festgestellt, dass diese Seite Ihre Frage eindeutig beantwortet. Ich zitiere die relevanten Teile unten.

Der BC1.2 umreißt drei unterschiedliche Arten von USB-Ports und zwei Hauptmoniker. Ein "Lade"-Anschluss ist einer, der Ströme von mehr als 500 mA liefert. Ein „Downstream“-Port signalisiert Daten nach USB 2.0. Die BC1.2-Spezifikation legt auch fest, wie jeder Port für das Endgerät erscheinen soll, und das Protokoll, um zu identifizieren, welcher Porttyp implementiert ist. Die drei USB BC1.2-Porttypen sind SDP, DCP und CDP (siehe Abbildung 1):

1. Standard-Downstream-Port (SDP) Dieser Port verfügt über 15-kΩ-Pulldown-Widerstände auf den Leitungen D+ und D-. Die Stromgrenzen sind die oben beschriebenen: 2,5 mA im Ruhezustand, 100 mA im angeschlossenen Zustand und 500 mA im angeschlossenen und für höhere Leistung konfigurierten Zustand.
2. Dedicated Charging Port (DCP) Dieser Port unterstützt keine Datenübertragung, kann aber Ladeströme über 1,5 A liefern. Es weist einen Kurzschluss zwischen den Leitungen D+ und D- auf. Diese Art von Anschluss ermöglicht Wandladegeräte und Autoladegeräte mit hoher Ladefähigkeit, ohne dass eine Aufzählung erforderlich ist.
3. Downstream-Port (CDP) Dieser Port ermöglicht sowohl das Hochstromladen als auch die Datenübertragung, die vollständig mit USB 2.0 kompatibel ist. Es verfügt über die für die D+- und D--Kommunikation erforderlichen 15-kΩ-Pulldown-Widerstände und über eine interne Schaltung, die während der Ladeerkennungsphase eingeschaltet wird. Diese interne Schaltung ermöglicht es dem tragbaren Gerät, einen CDP von anderen Porttypen zu unterscheiden.

Selbst mit der verfügbaren BC1.2-Spezifikation entwickeln einige Elektronikhersteller benutzerdefinierte Protokolle für ihre speziellen Ladegeräte. Wenn Sie eines ihrer Geräte an einen vollständig kompatiblen BC1.2-Ladeanschluss anschließen, erhalten Sie möglicherweise immer noch die Fehlermeldung „Aufladen wird mit diesem Zubehör nicht unterstützt“. Trotz dieser Meldung können diese Geräte noch aufgeladen werden, aber die Ladeströme können extrem gering sein. Glücklicherweise identifizieren sich fast alle dieser proprietären dedizierten Ladegeräte durch einen DC-Pegel, der auf den Leitungen D+ und D- durch einen Widerstandsteiler zwischen 5 V und Masse eingestellt wird

Hinzugefügter Kommentar:
Man könnte davon ausgehen, dass die Datensignalpegel 0,0–0,3 V für logisch niedrig und 2,8–3,6 V für logisch hoch sind. Ohne ein Spannungsteilernetzwerk zu zwei kurzgeschlossenen Datenpins kann die Spannung an ihnen frei schweben. Obwohl verdrillte Datenkabel eine gewisse Abschirmung gegen elektromagnetische Streusignale bieten, können sie dennoch möglicherweise unvorhersehbare Spannungen auf der Leitung induzieren. Andererseits klemmt ein Spannungsteilernetzwerk die Spannung auf sichere 2,5 V.

Weitere Informationen finden Sie auf der Seite , die ich bezogen habe, oder in der PDF-Datei von USB.org, in der die Spezifikation USB Battery Charging BC 1.2 beschrieben wird

Aktualisierung 2017:

Es gibt keinen idealen Weg, USB-Datenpins zu handhaben, um Kompatibilität und "Schnellladung" bereitzustellen. Es könnte viele verschiedene Ladegeräte geben, und es gibt viele USB-Geräte/Telefone/Tablets, die aufgeladen werden müssen. Historisch gesehen gab es zwei Ansätze:

1. Das Gerät ist ein „Smart Device“. Es versucht, verschiedene Signaturen des Ports zu erkennen, an den es angeschlossen ist, und wählt den richtigen Lademodus für sich selbst aus. Das Gerät tut dies offensichtlich nacheinander, und es braucht Zeit, um Timeouts zu durchlaufen.

2. Der Ladeanschluss ist ein Smart Port. Diese Idee wurde in einigen TI-Chips und SMSC/Microchip-Hubs implementiert. Die Idee für den Ladeport ist/war, verschiedene Ladeport-Signaturen (Apple 2/2,7 V, Sony, Sequenzierung nach BC1.1, BC1.2 oder dediziertes Ladegerät/China-Standard usw.) einzeln geltend zu machen. Da es keine Möglichkeit gab, eine zuverlässige Rückmeldung zu erhalten, dass die Ladesignatur die richtige für ein bestimmtes Gerät ist (außer um den zugeführten/verbrauchten Strom zu messen), nimmt die Sequenzierung viel Zeit in Anspruch, erfordert VBUS-Off-On-Resets, usw. Darüber hinaus kann sich der Akku eines USB-Geräts in mehreren verschiedenen Ladezuständen befinden (leer, schwach, vollständig geladen usw.), der verbrauchte Strom kann kein zuverlässiger Indikator für irgendetwas sein, die Systemwartezeit wird undeterministisch, so dass die Suche /switch-Algorithmus kann nichts Gutes liefern.

Wirkliche Probleme treten auf, wenn sowohl der Port als auch das Gerät versuchen, "intelligent" zu sein. Dann wird alles vermasselt, und alle Wetten sind aus.

Die USB Battery Charging Specifications 1.2 haben versucht, eine Einschränkung aufzuerlegen: Der Port ist passiv, und das Gerät initiiert eine sequentielle Signatur und misst die Portantwort, und erst dann wechselt das Gerät in den Vollverbrauchsmodus (falls erforderlich). Die Grenze war VBUS=5V.

Die QC-Methode (Quick Charging) von QualComm ging noch einen Schritt weiter und ermöglicht die Erhöhung der Standard-USB-Spannung von 5 V auf 9, 12, 15 und 20 V. Nachdem das Gerät eine Signalsequenz mit niedrigem Pegel auf D+/D- aktiviert hat, signalisiert es dem Ladegerät, welchen Spannungspegel es akzeptieren kann, indem es bestimmte DC-Kombinationen von Spannungen auf den Drähten D+ und D- aktiviert. Es ist eine sehr einfache Methode.

Die neuen USB-Power-Delivery-Spezifikationen bieten Mittel, damit ein Port und ein Gerät beide wirklich intelligent sind. Die anfängliche Spezifikation forderte ein serielles Protokoll über VBUS (um dies zu ermöglichen, muss der VBUS frei von starker kapazitiver Entkopplung sein). Diese Spezifikation wird nun in PD Rev3.0 mit dem Aufkommen des Typ-C-Anschlusses aufgegeben, und die Aushandlung zwischen den Leistungsrollen von Ports und Geräten (Erzeuger und Verbraucher) erfolgt über einen dedizierten CC-Draht (Kommunikationskanal).

Zusätzlich zu den vollständigen PD-Verhandlungen sollen die Typ-C-Kabel elektronische Markierungen haben, kleine ICs in einer der Umspritzungen, die Verbraucher (Senken) und Hersteller (Quellen) darüber beraten sollten, wie viel Strom ein bestimmtes Kabel verarbeiten kann. [Alle USB3.1 CC-Kabel müssen die eMarker eingebettet haben, aber ich habe noch keinen auf dem freien Markt gesehen].

Zum Zeitpunkt des Schreibens (Januar 2017) verfügt jede Elektronikabteilung (einschließlich Walmart) möglicherweise über etwa 20 % (1 von 5) Ladegeräten mit QC-Funktionalität und keines mit PD-Funktionalität. Ich habe ein gewisses Bauchgefühl, dass sich dieses Verhältnis nicht ändern wird.

Zusammenfassend scheint die kompatibelste Ladeport-Signatur im chinesischen Stil zu sein, wobei D+/D- kurzgeschlossen sind und relativ zu GND und VBUS schweben.