99094 快速充电模拟器

型号 : 99094

支援快速充电：QC2.0 / QC3.0 / PE+ / PE+2.0 / USB PD
模拟组数：4+4

ATE 提供快速充电技术〈 QC2.0、QC3.0、PE、PE+ 2.0、USB PD 〉测试解决方案

博计开发的99094 Quick Charger Emulator同时提供Quick Charger、Pump Express、USB PD 3种快速充电装置模拟测试。 99094内部含有Channel 1、Channel 2、Channel 3、Channel 4四组快速充电模拟器，在6010 ATE系统上可以同时模拟4个手机、平板及笔电等装置的快速充电控制信号，对于各种快速充电技术的充电器提供快速的测试与验证。
99094的每个Channel内为15Pin的连接器，如下图所示，15Pin的控制信号再区分CHA与CHB的控制信号，这是提供给生产线上高速测试所需的测试治具A/B切换的连接需求，每个连接器接脚如下图、如下表所示。

99094 pin define

1. Quick Charger 2.0 与 3.0

因应手持装置、手机、平板的电池容量加大后，使用5V/1A, 5W 标准充电器导致充电时间过长，除了QC 1.0 5V/2A,10W 充电器较5W 标准充电器可降低50% 充电时间的方案外，Quick Charge 2.0 是Qualcomm 对行动装置能提供更快速充电的方案，当行动装置与充电器都符合Quick Charge 2.0 协议时，充电器接受行动装置的指令，提高充电器功率输出达到对行动装置电池快速充电。
具体来说Quick Charge 2.0 提供5V, 9V, 12V, 20V, 最大18W 四段电压充电，其符号是闪电加圆圈有Class A与Class B 两种,如下图所示，其中Class A支援三种电压(5 /9/12V)，Class B支援四种电压（5/9/12/20V）。

QC 2.0的原理

充电器是侦测 USB 上D+与D-的电压来控制充电器的输出电压，如下表所示

QC 2.0的控制方式

博计6010 ATE的99094 Quick Charger Emulator针对QC 2.0测试能够模拟D+，D-的各种电压组合来验证测试充电器的输出电压，还能够模拟连接及移除对充电器的连接，来验证充电器能够立即自动停止高电压输出降为5V，确保功能正常符合Quick Charge 2.0 的规范。

QC Charger Application Connect diagram

目前市面上已经有许多厂商的产品支援 Quick Charge 的装置，如 HTC,SONY,MOTOROLA, Google,Samsung,Asus 等。

由于Quick Charge 2.0 具有缩短充电时间显著的效能，对消费使用者相当便利，预计未来会愈来愈普遍，当然充电器也须从目前标准5V/1A 5W 向上提升到15W 或18W，才能有能力快速充电。

除了Quick Charge 2.0外，Qualcomm已经推出下一代Quick Charge 3.0快速充电技术，采用最佳电压智慧演算法（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV）可以进一步减少功率损耗达45%，Quick Charge 3.0以0.2V增减量，从3.6V到20V电压让手机获得最适电压来达到提高充电效率并改善发热问题。

QC 3.0的原理

充电器是侦测 USB 上D+与D-的电压及脉波来控制充电器的输出电压，如下表所示

QC 3.0的控制方式

QC 3.0与QC 2.0不同点为增加电压微调功能，D+ PULSE 使Vout电压增加0.2V，D-PULSE使Vo u t 电压减少0.2V，测试结果如下图，16个D+PULSE 使Vo u t 电压增加3.2V ，16个D- PULSE 使Vout电压减少3.2V。

Quick Charge 3.0 Ramp Up 3.2V and Ramp Down 3.2V

博计6010 ATE的99094 为 4 Channel 的 Quick Charger Emulator，能够模拟D+,D-的脉波控制0.2V的增量与减量来验证测试充电器的输出电压,确保符合Quick Charge 3.0的规范。如下图所示...

2. Pump Express Plus & Pump Express Plus 2.0

Pump Express为联发科技的快速充电技术，目前已经推展至3.0版，基本上是使用高电压大电流来提供快速充电，已获得SONY、联想、金立、魅族等品牌业者采用。 Pump Express特点为允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压，由手机内的PMIC发出脉冲电流指令通过USB的Vbus传送给充电器，充电器依照这个指令调变输出电压，电压逐渐增加至高达5V 达到最大充电电流。

联发科目前有两种快速充电规格：
（1）Pump Express Plus为快速直流充电器提供的输出功率小于15W（5V）类似QC2.0，受控输出固定电压： 5V、 7V、9V 、12V，主流输出功率：5V/1A & 5V/1.5 A。
（2）Pump Express Plus 2.0为充电器提供的输出功率大于15W，其差别为输出电压可控制，类似QC3.0但是以0.5V 为增减量，从5V到20V电压让手机获得最适当电压来达到提高充电效率并改善发热问题。

Pump Express的原理

用命令(吃载不同的电流)控制Adapter输出不同电压，电流Ilow < 0.13A，Ihigh > 0.3A，PE在变换电压后需立即吃载至少0.3A 否则电压会自动跳回5V。
如下图所示...

PE+2.0动作时序图

博计6010 ATE的99094 为 4 Channel 的 Quick Charger Emulator，能够模拟命令，吃载不同的电流，电流Ilow < 0.13A，Ihigh > 0.3A来验证测试充电器的输出电压，确保符合PE的规范。

如下图所示...

PE Charger Application Connect diagram

3. USB Type-C 支援 Power Delivery

为了更加普及USB在不同装置供电上的应用，并减少电源线的配置，包括手机及笔电的充电器，全新的USB Power Delivery便应运而生。 USB-IF于日前宣布了这项名为USB Power Delivery（简称PD）的电力传输规范，旨在透过高达20V 5A 100瓦的电力传输量，多达7种电压输出组合，让各种装置均能透过单独一条USB线缆满足供电需求，而缩短装置充电时间的优点，更能优化行动应用的便利性。

Power Delivery的原理

USB PD的通信是将协议层的消息调制成24MHZ的FSK信号并耦合到VBUS上或者从VBUS上获得FSK信号来实现手机和充电器通信的过程。

以手机和充电器都支持USB PD为例讲解如下：

USB OTG的PHY监控VBUS电压，如果有VBUS的5V电压存在并且检测到OTG ID脚是1K下拉电阻( 不是OTG Host模式，OTG Host模式的ID电阻是小于1K的)，就说明该电缆是支持USB PD的。
USB OTG做正常BCS V1.2规范的充电器探测并且启动USB PD 设备策略管理器，策略管理器监控VBUS的直流电平上是否耦合了FSK信号，并且解码消息得出是CapabilitiesSource 消息，就根据USB PD规范解析该消息得出USB PD充电器所支持的所有电压和电流列表组合。
手机根据用户的配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流对，并将电压和电流对加在Request消息的payload上，然后策略管理器将FSK信号耦合到VBUS直流电平上。
充电器解码FSK信号并发出Accept消息给手机，同时调整Power Supply的直流电压和电流输出。
手机收到Accept消息，调整Charger IC的充电电压和电流。
手机在充电过程中可以动态发送Request消息来请求充电器改变输出电压和电流，从而实现快速充电的过程。

博计6010 ATE的99094 为4 Channel的Quick Charger Emulator，每个Channel 内含USB type C PD控制晶片能够模拟装置来验证测试USB PD烦琐的测试程序，不同规格的电源产品只需要一次测试项目的编程，即可使用单键简单的操作完成所有繁琐的测试，取得测试报告，有效缩短测试验证的时间，确保符合PD的规范。

如下图所示...

PD Charger Application Connect diagram

6010 ATE for Quick Charger 的系统架构图

各种快速充电技术的充电器已经与先前的充电器不相同，已经无法再使用先前的方法来测试验证快速充电充电器，快速充电技术的充电器基本上已经是更高功率的可程式充电电源，也就是可以依手机、平板或笔电的要求提供更高电压、更大电流、更多功率的电源，给手机、平板或笔电内的电池，达到更快速充电的目标〈如本文所述〉。

博计的99094 快速充电模拟器内建四组快充模拟信号，能够同时对生产线上的4个充电器同时测试验证，另外也有单组快速充电模拟信号版本，可满足研发的测试验证需求。
对于仅需要手动逐一操作而不需要电脑程式全自动控制的场合，如研发测试、检修测试等应用博计同时开发可以用于3310F / 3302F 系列电子负载模组/机框上操作的9922 Quick Charger Controller可以同时支援上述三种快速充电技术。

博计台北总公司备有展示系统设备，请洽业务部门。

99094 快速充电模拟器