分享一個不錯的快充協(xié)議解決方案

許多 USB 供電的消費電子設(shè)備都內(nèi)置了Qualcomm QC （快速充電）解決方案，可在不同電壓下快速充電，而不是通常的 5.0 V。這使得有機(jī)會在需要更多功率或更高電壓（如 9/12 V）的項目中使用與 QC 兼容的移動電源。

該項目的目的是開發(fā)一種可以破解 QC 協(xié)議的設(shè)備，并允許愛好者、開發(fā)人員、工程師使用他們的移動電源為他們的下一個耗電項目提供更多電壓/功率。以此從任何與 QC 兼容的充電器/移動電源中獲取 5 V和 9、12 V（最大 18 W）的電壓，為耗電項目供電。

上圖顯示了 QC 2.0 兼容電源的 5、9、12 V輸出，為 10 歐姆 5 瓦電阻器供電。

開發(fā) Hack 設(shè)備

整個設(shè)備有兩個有源元件——LM1117 3.3V穩(wěn)壓器和ATtiny85 MCU來控制。所有其他部件是電阻器、按鈕開關(guān)、連接器、跳線、接頭、端子、原型板等。

為了構(gòu)建設(shè)備，首先將組件放置在整齊的布局中，然后進(jìn)行焊接。一些 0 歐姆短鏈路用于互連不同的部分。

有跳線來禁用板載電路和啟用編程。因為，編程線（SPI - MOSI、MISO、SCK）在設(shè)備操作期間也充當(dāng) GPIO。

使用 ISP 對 ATtiny85 進(jìn)行編程

在對 ATtiny85 進(jìn)行編程之前，將其從 IC Base 中取出并放在面包板上。要對 ATtiny85 進(jìn)行編程，通過從文件 》 示例 》 ArduinoISP草圖上傳“ArduinoISP”，將 Arduino UNO 板轉(zhuǎn)換為 ISP 編程器。該草圖在Arduino IDE中可用。

編程 ATtiny85 需要以下步驟：

為 Arduino IDE安裝 ATtiny 支持（感謝David A. Mellis ）

使用 Arduino UNO 作為 ISP 為 ATtiny85燒錄引導(dǎo)加載程序

使用 Arduino UNO 作為 ISP 開發(fā)和上傳代碼

以下電路已準(zhǔn)備好對 ATtiny85 進(jìn)行編程：

ISP = in system programmer

或者，可以通過移除其周圍的所有跳線來對 ATtiny85 進(jìn)行編程以保持在設(shè)備上。

設(shè)備操作

要使用該設(shè)備，首先需要將其連接到兼容 QC 的移動電源（或充電器）。默認(rèn)情況下，QC 移動電源的 USB 電壓為 5.0 伏。

上傳代碼后必須連接所有跳線，以便 MCU 可以通過 D+/- 與 QC 源進(jìn)行通信。

LM1117 3.3 V 穩(wěn)壓器將啟動并向 ATtiny85 供電。該 MCU 將開始執(zhí)行代碼。ATtiny85 的 4 個 I/O 引腳連接到將用作輸出高電平和低電平的分壓電阻器。另一個 I/O 引腳連接到將初始化為輸入上拉的開關(guān)。此開關(guān)采用用戶輸入來更改 QC 源的電壓。

現(xiàn)在，在詳細(xì)介紹之前，重要的是要知道輸出將如何變化。每種 USB（USB A、B、C、1.1、2.0、3.0+）至少有 4 條通用線/線：

VBUS （默認(rèn)Vcc +5V）

D +

D -

地面

在普通充電器/移動電源中，VBUS 是固定的，因為功率傳輸受電流限制，500 mA、1 A、2 A 分別產(chǎn)生 2.5 瓦、5 瓦和 10 瓦。

但在 QC 電源設(shè)備中，有一個內(nèi)部升壓轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)受電設(shè)備 （PD） 的要求提升電壓！??！

QC 2.0（也稱為 3.0）利用 USB 的 D+ 和 D- 與 PD 通信。PD 在 D+ 和 D- 上發(fā)送電壓信號，QC 充電器將通過改變 VBUS 電壓相應(yīng)地供電。根據(jù)這個CHY 數(shù)據(jù)表，這里有一個表格，解釋了來自 PD 的 D+/D- 上的什么信號對將使 QC 提供什么電壓輸出：

當(dāng) D+ 和 D- 上的電壓與該表第 4 行的值相同并保持至少 1.25 秒時，QC 2.0 支持啟動。如果 D+ 變?yōu)?0.0 伏（實際上低于 0.325 伏），QC 支持將停止，輸出將為 5.0 伏。通過根據(jù)該表設(shè)置電壓，可以改變 VBUS 上的輸出。

在這里，ATtiny85 的 4 路輸出連接到 2 個分壓器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由兩個 10k 和兩個 2.2k 電阻器組成，用于為 D+/D- 線生成這些電壓信號。

例如，要在 D+ 上產(chǎn)生 3.3 V 電壓，連接到兩個 ATtiny85 輸出引腳 PB3 和 PB4 的頂部和底部電阻器都將通過代碼設(shè)置為高電平。

同樣，要在 D- 上產(chǎn)生 0.6 V，連接到其他兩個 ATtiny85 輸出引腳（PB1 和 PB3）的頂部和底部電阻器將分別設(shè)為高電平和低電平。

這樣 QC 2.0 充電器/移動電源接收電壓變化請求并相應(yīng)地變化。Push Switch 配置為輸入 PULLUP，當(dāng)未按下時，MCU 將其讀取為高電平，并且代碼執(zhí)行保持在 while 循環(huán)中，防止設(shè)置電壓發(fā)生任何變化。當(dāng)用戶按下 Push Switch 時，while 循環(huán)斷開并設(shè)置下一個電壓。再一次，代碼執(zhí)行進(jìn)入下一個 while 循環(huán)以保持當(dāng)前 VBUS 電壓。

有一個 LED 可以發(fā)出昏暗 （5V）、微弱 （9V） 和明亮 （12V） 的光，為用戶提供輸出電壓的可視化表示。

可能使用的應(yīng)用

驅(qū)動 12V LED 燈條

為更遠(yuǎn)距離的射頻發(fā)射器/接收器供電

驅(qū)動 12V 繼電器、電機(jī)等

使用 LM317 或 LM2596 獲得 1.25 至 10 伏之間的任何電壓

9V紅外遙控驅(qū)動

機(jī)器人汽車電源

筆記本電腦充電 20V

任何高達(dá) 18 瓦的系統(tǒng)，例如用于 IoT 應(yīng)用的 WiFI、LTE、S2E 設(shè)備

遠(yuǎn)程系統(tǒng)的備用電源

大多數(shù) LCD、LED 顯示器、打印機(jī)、掃描儀

低功耗便攜式電腦

支持其他 QC 類

由于 QC 2.0 Class B、QC 3.0 和 QC 4.0 向后兼容 QC 2.0 Class A，因此該設(shè)備可能適用于所有最新的充電器和移動電源。但電壓選項將是 5.0、9.0 和 12.0 伏。如果需要其他輸出電壓，請閱讀CHY 100、101、103 數(shù)據(jù)表并相應(yīng)地修改代碼。

警告！

必須使用具有短路保護(hù)的高質(zhì)量QC移動電源或充電器，外部負(fù)載不得超過18瓦。這可以通過檢查負(fù)載設(shè)備上的額定功率標(biāo)簽來確保。

必須避免輸出 20 伏，因為 1117 3v3 穩(wěn)壓器可以處理最大 15 伏，這應(yīng)該從MCU 代碼中避免，方法是永遠(yuǎn)不允許 D+ 和 D- 線同時具有 3.3 伏。

如果需要20 伏輸出（受QC 2.0 B 類和 QC 3.0、QC 4.0支持），則必須使用能夠處理超過 20 伏的電壓調(diào)節(jié)器（LM317 配置為 3.3 V）。否則Regulator 和 MCU 都將被銷毀！?。?！

注意輸出電壓的極性， +ve 用紅色表示，-ve用輸出端子旁邊的藍(lán)色細(xì)線表示。

必須避免USB公母耦合處的松散連接，否則會因接觸電阻而產(chǎn)生熱量并降低電源效率。

在 ISP 編程期間，必須移除所有跳線以將 MOSI、MISO、SCK、VCC、GND、RESET 引腳與電路板上的其余電路隔離，以避免干擾編程。

在沒有清楚了解QC充電協(xié)議的情況下不得進(jìn)行代碼修改，此設(shè)計主要用于QC 2.0（A類）電源，但可部分用于更高的QC標(biāo)準(zhǔn)

Hack可能不適用于某些QC充電器/移動電源

GPIO 切換必須以正確的順序完成，以避免終止高壓模式

注意：如果以上幾點沒有實現(xiàn)，建議不要復(fù)制此項目，否則可能會發(fā)生火災(zāi)危險或設(shè)備丟失的風(fēng)險！