MFi 18W PD快充是个什么鬼?


众所周知,从2017年款的iPhone手机开始已经支持了USB PD快充,但是苹果并没有那么厚道,哪怕是破万元的售价,也只配备了基于USB-A接口的5V1A、5W充电套装,目前Lightning接口支持USB PD快充的iOS设备有:iPhone 8 / 8P / X / XR / XS / XS MAX,另外平板还有 iPad Pro / iPad mini 5 / iPad Air 3,想要获得快速充电功能,用户还需要自行购买基于USB-C接口的USB PD充电器与USB-C to Lightning数据线.

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自从去年苹果给第三方品牌开放C94 USB-C to Lightning MFi认证后,果粉需求快充的呼声越来越高,第三方品牌USB-C to Lightning苹果数据线也在2019年3月份后陆续上市,每一家的所专注点都不一样,各有特色,充电头网盘点了十款MFi认证USB-C to Lightning数据线,详见http://www.chongdiantou.com/wp/archives/33854.html.

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2018年11月苹果公布最新MFi规范《Accessory Interface Specification, Release R30》USB 3.1 TYPE-C 规范标准(版本:1.4)及USB3.1规范详解,R30明确规定了支持9V/2A和5V/3A的18W PD充电器的规范,随着C94USB-C to Lightning数据线的陆续上市,MFi18W PD充电器也就呼之欲出,相对于价格高高在上的苹果18W原装充电器与C91 USB-C to Lightning数据线,MFi18WPD快充与C94 USB-C to Lightning数据线组合,凭着超高的性价比,即将引爆整个市场.

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图1. 苹果原装18W PD快充(正面)

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图2. 苹果原装18W PD快充(背面)

本文针对目前已经了解到的MFi18W PD快充规格做了比较粗浅的分析,希望引来更多的交流和讨论,起到抛砖引玉的效果.

MFi18WPD规格

对于MFi18W PD充电器规格,我们做了大致的总结:

苹果MFi PD快充规格为18W,支持5V3A和9V2A USB PD输出,同时满足5V3A的Type-C电流广播。

MFi 18W PD快充采用的PD的协议芯片必须先取得USB-IF的PD3.0认证,采用的USB-C母座也必须先取得USB-IF的认证。

 MFi 18W PD 快充必须符合《Accessory Interface Specification,Release R30》规定的电压调整率、纹波、动态、过流和短路保护、过压保护等要求.


MFiPD规格与PD3.0规格的差异

MFiPD规范与USB-PD相关的描述如下,USB-PD充电器或者USB-PD负载必须遵守PD3.0协议。USB-PD充电器的PD协议芯片必须得到PD3.0认证。配件从USB-PD充电器抽取功率必须正确识别所有PD3.0  V1.1版本所定义的电源。由此可见,MFiPD快充是建立在PD3.0规范之上的,与PD3.0不可分割。但是在具体的规定上来看,还有比较大的差异:

Type-C 的输出电压范围是4.75V – 5.5V,而R30对5V电压档输出电压范围的要求是:输出电流0-1A, 输出电压范围是4.70V – 5.25V; 输出电流1-3A,输出电压范围是4.55V – 5.25V。

Type-C和PD的电压测试点在PD充电器的母座输出端,不包含线缆的压降在内。而而R30规定的电压测试点在C94线的Lightning头处,也就是手机的输入端处,包含C94的线路压降在内。而C94的线路阻抗随着C94的线缆长度不同而不同,最大值可达200mΩ,要在不同的输出电流条件下,连接不同规格的C94数据线,输出电压要调节在非常窄的范围,这是MFi认证PD的难点之一.

USB PD3.0认证的测试项目包括Determinic Test, Communication Test ,Compliance Test和Power Test,除此之外还有BC1.2和Inrush的测试,前三项Determinic Test, Communication Test ,Compliance Test主要是通过MQP、Ellisys、LeCroy和GRL四台仪器的两台完成测试的。对电源的测试主要集中在电压调节精度,调压的过冲,过流保护,负载特性等,主要测试仪器是QuadraMAX的Load Test和Over Current Test,MQP和LeCroy等也有小部分测试项,总的来说比较容易通过。而R30对5V电压档有非常多具体的要求,如过流和短路保护,电压纹波。特别是对负载调整率的要求,测试要严格得多。但是,MFi PD对9V电压档基本没有要求,以PD3.0的规范要求为准.

对于移动设备(包括手机,笔记本电脑,平板电脑等)的充电,对峰值电流的保护非常关键,PD3.0和MFi PD规格的核心思路是对平均电流的限制门限比较低,但是对短时峰值电流的限制门限比较高,这样设备端短时间抽取大电流时不会保护。PD3.0有关峰值电流保护规定的项目比较多,允许有不同的选项,比较灵活多样,实现也比较容易,具体如图3所示,MFi PD要求160%额定输出电流下维持1ms时间不保护不关机.

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图3. PD3.0有关峰值电流保护的要求

MFiPD快充与苹果原装18W快充的差异

苹果公司作为USB-IF的核心成员,对Type-C和PD的推动可谓不遗余力,对于MFi PD快充生态系统,苹果对C94 USB-C to Lightning数据线的把控程度非常高,一定要采用原装的Lightning头,但是对于苹果对MFi PD快充,基本的要求是两点,PD协议芯片和母座必须拿到USB-IF的认证,电气基本规格满足R30所列的要求,但是对大家比较关注的系列号等信息,苹果原装充电器通过大量的VMD指令实现,但是MFi PD快充并没有要求.

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图4. 通过MacBookPro读到的苹果原装18WPD快充信息

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图5. 通过MacBookPro读到的非苹果原装18WPD快充信息

HUSB338A PD芯片

专门针对18W MFiPD快充的需求,慧能泰半导体Hynetek推出了PD3.0认证芯片HUSB338A,详见http://www.chongdiantou.com/wp/archives/32761.html。HUSB338A针对MFiPD的规格做了优化,已经取得PD3.0认证,适用于PD充电器和PD车充等应用场合。HUSB338A是超高性价比之选,目前已经被众多MFi PD厂家广泛采用.

HUSB338AA:旅充应用,18W功率等级,PD3.0 5V3A,9V2A和12V1.5A输出

 HUSB338AB:车充应用,18W功率等级,PD3.0 5V3A和9V2A输出

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图8. HUSB338A在旅充上的应用框图


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