Wie lassen sich die Datenpins D + und D- an einem USB-Netzteil am besten handhaben, um ein schnelles Laden auf Geräten zu ermöglichen?

Ich habe festgestellt, dass viele USB-Wandladegeräte einen ohmschen Spannungsteiler verwenden, um die D + - und D- -Pins auf eine bestimmte Spannung einzustellen, normalerweise zwischen 2 und 3 Volt. Andere USB-Wandladegeräte schließen die D + - und D- -Pins ohne Verbindung zu etwas anderem kurz. Nach meiner Erfahrung akzeptieren einige Geräte mit den Spannungsteilern keine Ladeströme über 500 mA an den Ladegeräten, sondern laden mit kurzgeschlossenen Datenpins bis zu ihrer maximalen Eingangsleistung an einem Ladegerät auf. Ich habe Dinge gelesen, die darauf hindeuten, dass das Gegenteil auch zutrifft, konnte dies jedoch nicht verifizieren. Ich hoffe herauszufinden, welche Methode die beste Kompatibilität mit allen USB-Geräten bietet.

Wie lassen sich die Datenpins D + und D- eines USB-Netzteils am besten handhaben, um ein schnelles Aufladen auf Geräten zu ermöglichen? ... Ich hoffe herauszufinden, welche Methode die beste Kompatibilität mit allen USB-Geräten bietet.

Es ist aus praktischen Gründen unmöglich, ein wirklich universelles Ladegerät mit einer beliebigen Kombination von unveränderlichen Kurzschlüssen oder Widerständen auf den Datenleitungen des USB-Ladegeräts oder des Zielgeräts herzustellen, weilSie haben es mit Herstellern zu tun, die versuchen, Sie daran zu hindern, genau das zu tun, was Sie versuchen. Beispielsweise implementiert Apple eine Reihe von Ladesteuerungsschemata unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Widerstandsteilern, die so angeordnet sind, dass nur ein "passendes" Netzteil und ein 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 ausreichender Grad an Ladekontrolle von vielen anderen Herstellern ohne Verwendung erreicht werden kann solche Techniken. Ein Beispiel für eine solche Apple-Anordnung ist unten angegeben.

Wenn Sie jedoch in die Fußstapfen anderer treten, die dieses Gebiet bereits untersucht haben, können Sie einen einigermaßen guten Kompromiss erzielen.

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

Eine solche Quelle ist die Dokumentation für das USB-Ladegerät Lady ADA / ADA fruit Mintyboost.
Dies ist eher eine Saga als ein Tutorial !!! :-). Sie können am Ende beginnen und zurückarbeiten, um herauszufinden, wie die neueste Version das verwendet, was sie weiß, um die Kompatibilität des Starts bei den frühen Konten zu maximieren und ihren Entwicklungspfad zu verfolgen. Beide Ansätze sind gültig, je nachdem, wie viel Sie wissen möchten.

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Hier Die Geheimnisse des Aufladens von Apple-Geräten erklären Ihnen die Geheimnisse des Aufladens von Apple-Geräten - und einige andere nützliche Informationen.

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

Hier ist die Kompatibilitätsliste für Version 2, die einen Blick wert ist, wenn Sie versuchen, eine universelle Lösung zu finden. Sie enthält eine Reihe von Beispielen, bei denen das Standardladegerät NICHT funktioniert, bei denen jedoch ein "Kabelbruch" die vollständige oder teilweise Funktion ermöglicht.

ZB führt Sie das obige zu Sonderfällen wie der Samsung D-Serie "Hack" hier oder den RAZR V3-Modifikationen hier

Hier ist eine Liste der Ergebnisse mit dem Minty Boost der Version 3 für eine Reihe von Mobiltelefonen.
Wenn Sie deren Oberfläche emulieren, sollten Sie in der Lage sein, eine ähnliche Kompatibilität zu erzielen.

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Update - Ende 2016:

USB-dedizierte Ladeanschluss-Controller:

SE-Benutzer florisla hat festgestellt, dass es 'neue' ICs gibt, die dedizierte USB-Ladeanschlussfunktionen bieten sollen. Als Beispiel nennt er den TI
"TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1 USB Dedicated Charging Port Controller".

Der beste Weg, seine Fähigkeiten zusammenzufassen, ist ein Blick durch 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 beschreibt drei verschiedene Arten von USB-Anschlüssen und zwei wichtige Moniker. Ein "Ladeanschluss" liefert Ströme über 500 mA. Ein "Downstream" -Port signalisiert Daten gemäß USB 2.0. Die BC1.2-Spezifikation legt außerdem fest, wie die einzelnen Ports für das Endgerät angezeigt werden sollen und welches Protokoll zum Identifizieren des implementierten Porttyps verwendet wird. 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 der D + - und der D- -Leitung. Die Strombegrenzungen sind die oben diskutierten: 2,5 mA, wenn aufgehängt, 100 mA, wenn angeschlossen, und 500 mA, wenn angeschlossen und für höhere Leistung konfiguriert.
2. Dedicated Charging Port (DCP) Dieser Port unterstützt keine Datenübertragung, kann jedoch Ladeströme über 1,5 A liefern. Es weist einen Kurzschluss zwischen den Zeilen 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 sind. Es verfügt über die für die D + und D- Kommunikation erforderlichen Pulldown-Widerstände von 15 kΩ sowie über interne Schaltkreise, die während der Ladegeräterkennungsphase eingeschaltet werden. Diese interne Schaltung ermöglicht es dem tragbaren Gerät, einen CDP von anderen Anschlusstypen 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, wird möglicherweise weiterhin die Fehlermeldung "Das Laden wird mit diesem Zubehör nicht unterstützt" angezeigt. Trotz dieser Meldung können diese Geräte immer noch aufgeladen werden, die Ladeströme können jedoch extrem klein sein. Glücklicherweise identifizieren sich fast alle dieser proprietären dedizierten Ladegeräte durch einen Gleichstrompegel, der über einen Widerstandsteiler zwischen 5 V und Masse auf der D + - und D- -Leitung eingestellt wird

Hinzugefügter Kommentar:
Man könnte annehmen, dass die Datensignalpegel für logisch niedrig 0,0–0,3 V und für logisch hoch 2,8–3,6 V betragen. Ohne ein Spannungsteilernetz auf zwei kurzgeschlossene Datenpins kann die Spannung an diesen frei schweben. Obwohl verdrillte Datenleitungen eine gewisse Abschirmung gegen elektromagnetische Streusignale bieten, können sie dennoch möglicherweise unvorhersehbare Spannungen in der Leitung induzieren. Andererseits begrenzt ein Spannungsteilernetz die Spannung auf sichere 2,5 V.

Weitere Informationen finden Sie auf der von mir bereitgestellten Seite oder in der PDF - Datei von USB.org, in der die Spezifikation USB Battery Charging BC 1.2 beschrieben ist

Update 2017:

Es gibt keine ideale Möglichkeit, mit USB-Datenpins umzugehen, um Kompatibilität und "schnelles Laden" zu gewährleisten. Es kann viele verschiedene Ladegeräte geben, und es gibt viele USB-Geräte / Telefone / Tablets, die aufgeladen werden müssen. Historisch gab es zwei Ansätze:

1. Das Gerät ist ein "Smart Device". Es versucht, verschiedene Signaturen des Anschlusses zu erkennen, an den es angeschlossen ist, und wählt den richtigen Lademodus für sich aus. Das Gerät führt dies offensichtlich sequenziell durch, und das Durchlaufen von Zeitüberschreitungen nimmt Zeit in Anspruch.

2. Der Ladeanschluss ist ein intelligenter Anschluss. Diese Idee wurde in einigen TI-Chips und SMSC / Microchip-Hubs umgesetzt. Die Idee für den Ladeanschluss war / ist, nacheinander verschiedene Ladeanschlusssignaturen (Apple 2 / 2.7V, Sony, Sequenzierung nach BC1.1, BC1.2 oder Dedicated Charger / China-Standard usw.) zu aktivieren. Da es keine Möglichkeit gab, eine zuverlässige Rückmeldung zu erhalten, dass die Signatur des Ladegeräts für ein bestimmtes Gerät die richtige ist (abgesehen von der Messung des zugeführten / verbrauchten Stroms), nimmt die Sequenzierung viel Zeit in Anspruch. usw. Außerdem kann sich der Akku eines USB-Geräts in verschiedenen Ladezuständen befinden (leer, schwach, voll aufgeladen usw.), der verbrauchte Strom kann kein verlässlicher Indikator für irgendetwas sein, die Systemwartezeit wird undeterministisch, daher wird die Suche fortgesetzt Der / switch-Algorithmus kann nichts Gutes liefern.

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

In den Spezifikationen für das Laden von USB-Akkus 1.2 wurde versucht, eine Einschränkung zu erzwingen: Der Port ist passiv, und das Gerät initiiert eine sequenzielle Signatur und misst die Portantwort. Erst dann wechselt das Gerät in den Vollverbrauchsmodus (falls erforderlich). Die Grenze war VBUS = 5V.

Die QualComm QC-Methode (Quick Charging) geht 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 Signalisierungssequenz mit niedrigem Pegel an D + / D- aktiviert hat, signalisiert es dem Ladegerät, welchen Spannungspegel es akzeptieren kann, indem bestimmte Gleichstromkombinationen von Spannungen an D + und D- Drähten aktiviert werden. Es ist eine sehr einfache Methode.

Die neuen USB Power Delivery-Spezifikationen bieten die Möglichkeit, dass sowohl ein Port als auch ein Gerät wirklich intelligent sind. Die anfängliche Spezifikation sah ein serielles Protokoll über VBUS vor (um dies zu ermöglichen, muss der VBUS frei von starker kapazitiver Entkopplung sein). Diese Spezifikation wurde in PD Rev3.0 mit der Einführung des Typ-C-Steckverbinders aufgegeben, und die Aushandlung zwischen den Energierollen von Ports und Geräten (Produzenten und Konsumenten) erfolgt über ein dediziertes CC-Kabel (Kommunikationskanal).

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

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

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die kompatibelste Signatur für Ladeanschlüsse im chinesischen Stil zu sein scheint. D + / D- sind kurzgeschlossen und schweben relativ zu GND und VBUS.