科普:PPS充电器为何不兼容笔电?
usb pd没有发布之前,手机快充标准呈现出qc2.0\3.0、mtk pe、fcp/scp、afc、vooc/dash等等标准。usb-if看到这个局面,在最新的usb pd3.0规范中引入了pps系统子集,用于向下兼容对手机设备的充电。
一、usb pd打破碎片化僵局
usb pd在电源快充协议中好比全球通用的英语,其他协议因为是自家定义私有协议,好比法语、德语、西班牙语、阿拉伯语等等。自从有了大家各自遵循的usb pd后,充电器与手机、笔记本的充电变得智能了,通过实现写入的pdo程序,双方可以相互协商最佳充电功率。
更通俗一点说,当充电器发出“how are you”,手机、笔记本听懂大家是同一个语种(协议)于是也友好的说“i’m fine,thank you,and you?”,双方握手成功,开始充电。
二、这锅pps该不该背?臣妾冤枉呀
先来科普一下pps。pps(programmable power supply)可编程电源,属于usb pd3.0中支持的一种power supply类型,是一种使用usb pd协议输出的可以实现电压电流调节的电源。pps规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式。另外,pps规范将电压调幅度降低到为20mv一档,是qc3.0标准的十分之一,电压调节更为精准。
注意,pps是跟usb pd3.0一同认证的,属于旗下的一个分支。usb-if的usb pd认证有usb pd2.0、usb pd3.0、usb pd3.0(pps)。由此可见,不是所有的usb pd都支持pps。但是usb pd3.0向下兼容2.0。
早期发布的部分笔记本,那个时候pps还没见踪影,如usb pd协议芯片adc精度不够或者系统不具备在线升级能力,usb pd协议芯片会按照最初的设计规范工作。
三、兼容需要多方努力
usb-if每年都会在全球举办workshop,这个素有业内武林大会之称,充电头网有幸参加了今年11月在台北举办的workshop,这也是在亚洲举办的唯一一场。
usb-if举办workshop的最大目的,就是让全世界的芯片商、设备商相聚一起解决彼此兼容性问题,通过相互测试后,现场颁发usb-if认证报告,目前最新的是usb pd 3.0(pps)。
通过充电头网的观察,这次pps充电器不兼容部分笔记本,不是个例;接下来具备pps的充电器在给笔电充电时还会继续遇到兼容问题,并且概率还会提升。这个属于历史遗留问题,因为pps出来比较晚;apple等品牌早期出货的产品,usb-if还没有定义pps。
不兼容的原因是部分笔记本电脑采用协议芯片所致。早期设计笔记本的时候usb pd2.0规范里面没有说到如何去兼容pps,这个厂商可以*发挥的空间就比较大。
经过chargerlab uw001协议分析显示,该类host拥有一个特点就是主机无法解析正确的usb pd3.0, 一旦带有pps功能的充电器就会拒充。
再进一步说,usb pd是协商充电,主机端的协议芯片并未选择fixed pdo,就是常说的5、9、15、20v固定电压, 而是直接判断pps为非标准充电器,采用reset充电器,从而拒绝充电保护自身。如笔记本更换协议握手检测流程,先选择fixed pdo,跳过pps,这样充电兼容问题就会解决。此外,充电器关闭pps,也可以解决充电兼容问题,这个需要升级协议芯片固件,小白用户无法操作。
笔记本电脑品牌都是大佬,这些产品在出货的时候都会搭配原装usb pd充电器销售;并且保修卡说明书上通常友情提示推荐原厂认证的电源适配器,采用第三方出现的问题概不负责。
四、pps充电器为何遇到笔电兼容问题
目前usb pd协议都在升级到usb pd3.0,在usb pd3.0的协议里面,对充电头的power rule 和 pps的都有全新的定义。
usb pd3.0 分为两种:usb pd3.0 不带pps (纯usb pd2.0协议升级版,版本号为rev 3.0);usb pd3.0 带pps。
凡是有一方是usb pd2.0的,这个usb-c的连接中(src/snk/emark)都会降为usb pd2.0;除非usb-c的连接设备全部都为usb pd3.0,pd协议才会统一采用usb pd3.0。usb pd3.0充电头 (usb pd3.0 带pps) 给macbook 2016笔记本充电的情况实测:锤子18w充电器 (支持pps的充电器)。
为什么会出现60w呢?而且反复充电/断电,18w充电器最大功率不就是18w 嘛。
用chargerlab uw001看看报文交互过程:
pps充电器发出了5/9/12v的固定电压通告和5v/9v档的pps通告。
而且看起来苹果macbook申请了第5档,9v档pps (3.3~11v),但这样也显然不对,电脑只要了0.88v,不可能嘛。
真正的情况是:
苹果macbook把src_cap 中pps报文解析成 固定电压档 (38.8v/2.96a),同时按照usb pd2.0的request来请求38.8v 电压的1.5a, 这样就出现了macbook显示为60w充电了。
充电器和受电设备macbook的理解不一致,后续的电压检测之类的保障就都不对了,所以就会一直出现hard reset复位的故障了。 说到底,充电器是个被动的设备,关键问题还是苹果macbook不能正确识别pps报文的原因了。
据业内工程师向充电头网介绍,apple在usb pd2.0就考虑了pps,但是并未处理pps导致了这一问题。 在实际的互联中,我们也发现dell xps笔记本也有类似问题,但xps的问题更进一步,只要充电器发出了pps的报文,笔记本本那边就反复发hard reset出来,复位充电器,彻底不请求电压。
五、解决途径
说到这,笔记本电脑是贵重物品,充电器不能给笔记本充电;大家第一反应不是笔记本问题,而是充电器坏了。其实充电器并没有坏,而是笔记本的usb pd握手协议跟充电器不匹配,造成了无法充电。笔记本电脑厂商都是巨头,他们在保修卡、说明书中提示消费者使用原装配件以获得最佳性能,但消费者对第三方配件是有需求的。怎么办呢?
1、第三方充电器不采用usb pd3.0,改用纯usb pd2.0的协议做交互;2、充电器上加系统判断策略,当充电器发现有这类现象,被动复位后,改发usb pd2.0协议来兼容支持此类设备。
这样可以在对qc4.0/pps手机互联的场合下,pps也能继续用起来。