作者：Bird
上一回【Maker 電子學】USB 電源供應徹底研究—PART5，我們介紹了 Quick Charge 的裝置如何與支援高電壓輸出的 HVDCP 溝通，以取得所需電壓的方式。除了上次介紹的四種固定電壓外，Quick Charge 3.0 還新增了一種 continuous mode，可以讓裝置向充電器要求任意電壓。
我們這次就來看看這種 continuous mode 的協定。
連續可調電壓 #
我們上次提過，Quick Charge 的裝置在完成與 BCP 1.2 相容的 primary detection 後，可以利用 D+/D- 上的電壓狀態向支援 HVDCP 高電壓輸出的充電器要求 5 V 以上的電壓。
（圖片來源：Bird 提供）
而在 Quick Charge 3.0 的標準中，新增了一個狀態是這樣的：
（圖片來源：Bird 提供）
在這個模式下，裝置可以藉由 D+/D- 上的脈衝訊號，連續調整 VBUS 的輸出電壓。
如果 D+ 上面出現一個從 0.6 V 上升到 3.3 V 再回到 0.6 V 的 pulse，充電器就會把 VBUS 的電壓調高 0.2 V：
（圖片來源：Bird 提供）
如果 D- 上面出現一個從 3.3 V 下降到 0.6 V 再回到 3.3 V 的 pulse，充電器就會把 VBUS 的電壓調低 0.2 V：
（圖片來源：Bird 提供）
而這個用 pulse 調整電壓的動作可以連續完成。根據 Quick Charge 3.0 的規範，每一個 pulse 至少要大於 200 uS，不然就會被當作雜訊濾掉。
調電壓的電路 #
利用 Quick Charge 3.0 這個 continuous mode，我們可以做一個簡單的小電路，從支援 Quick Charge 3.0 的行動電源或是充電器拿到任何它支援範圍內的電壓。
（圖片來源：Bird 提供）
在 continuous mode 辨認過程中，會需要 3.3 V 和 0.6 V 的電壓準位，因此我們得先產生這兩個電壓。由於 VBUS 會是我們唯一能用的電源，而它的電壓會在我們的控制下變動（因爲我們需要一個穩壓電路，不管 VBUS 是多少，都能給出穩定的 3.3 V），圖中的 REG1117-3.3 就是這個穩壓器。
有了 3.3 V，我們還要有 0.6 V，或是根據 Quick Charge 標準的定義，一個低於 2 V 的電壓。雖然以標準來說，它應該是 0.6 V，但只要低於 2 V 就會被判定爲 low，高於 2 V 就會被判定爲 high。
我們可以用兩組分壓電路，分別爲 12:2 以及 10:1，分別產生 3.3 V 的 16% 以及 91% 的電壓：
3.3 V *（2K / 10K + 2K）= 3.3 V * 0.16 = 0.55 V
3.3 V *（10K / 10K + 1K）= 3.3 V * 0.91 = 3.003 V
爲什麼其中一組要用 0.55 V 而不是更低的電壓呢？
因爲在 HVDCP 的協定中，完成 BCP 的 primary detection 後，裝置也需要讓 HVDCP 知道它支援高壓充電，而這個辨認的方法是：在 D+ 上面加上一個 0.325 V – 2 V 之間的電壓，爲時 1-1.5 秒，也就是說，我們加在 D+ 上面的電壓要高於 0.325 V，低於 2 V，用 12:2 的分壓電路可以得到 0.55 V，符合這個範圍。
當我們把這個電路接到支援 Quick Charge 3.0 的充電器或是行動電源上時，由於它不會發起 USB BC 的 primary detection（它也沒有需要），因此充電器會直接進到 Quick Charge HVDCP 辨認的第二階段，測量 D+ 上的電壓來確定裝置支援 HVDCP，這一關過了之後，充電器就會根據 D+/D- 的電壓狀態，進入 continuous mode。
原則上剛進入 continuous mode 時，VBUS 仍然是 5 V，但只要成功進入這個模式，每按一下 D+ 上的按鈕，VBUS 就會增加 0.2 V；每按一下 D- 上的按鈕，VBUS 就會減少 0.2 V。
機械按鈕都會有彈跳（bounce）效應，你以爲你按了一下，但實際上接點彈片可能在短時間內接觸、導通、接觸、導通… 許多次。由於 continuous mode 所需要的脈波寬度很小，只需要 100-20 uS，因此彈跳所造成的多次訊號可能會被 HVDCP 視爲有效的電壓調整訊號。
並聯在按鈕開關上的電容器就是用來解決這個問題的，它是一個「debounce」的電容器，可以將按鈕的機械接點造成的彈跳效應消除。
這個電路在絕大多數支援 Quick Charge 3.0 的行動電源上都有效，因此只要你的行動電源支援 Quick Charge 3.0，就能很容易地用這個電路把它變成一個電壓可調的電源，至於它能調到多高的電壓，取決於行動電源本身對 HVDCP 的支援，市面上大部分支援 HVDCP 的行動電源都可以輸出到 12V，少部分可以再往上調，但不常見。
小結 #
這一回我們介紹了 Quick Charge 3.0 新增的可調電壓模式 continuous mode，並簡單做了一個小電路，讓我們可以控制支援 HVDCP 的行動電源或充電器，輸出 5 V 以上的電壓。
不過這個電路剛好利用了 HVDCP 偵測裝置支援時，D+ 的電壓剛好跟 continuous mode 所需要的 D+ 電壓都在同一個範圍的巧合。如果我們要讓支援 HVDCP 的電源輸出固定的 9 V 或是 12 V，而不是進入 continuous mode，D+ 上的電壓就會需要在辨認 HVDCP 後轉變，這樣的動作已經沒辦法簡單用被動電路做到，而會需要用到一些邏輯電路。
下一回我們會介紹一些專門用來處理 USB 供電協定的 IC，以及如何應用這些 IC 設計電路。
（責任編輯：賴佩萱）
