【电子日记2024-愚蠢的设计-PD电源】
2024-03-03 06:51:01
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*0302:不知道是哪位聪明人,搞出来全世界都津津乐道的USB-C规范,结果这种画蛇添足的设计,搞得我狼狈不堪!

USB-C这种东西,说明了人类的智慧有多高,也说明了他们的实践经验有多贫乏。首先是这个设计者(典型的美国式思维)设计的24条通道,在那么小的尺寸上平行排列,结果完全拒绝了手工焊接,让维修变成不可能;其次是令人头痛的所谓QQ协议和PD协议,连学习都很难理解,更不必说如何才能屏弃它们。微小的接口机械强度很差,而且插头也没有设计自锁,插入的尺寸也很短,稍有外力就会脱落,任何横向的运动物体都会打击插头,导致插座损坏。设计者仅仅考虑了功能,却没有考虑实际的使用效果,例如,每一条插针的截面尺寸大概仅有0.25mm,让这么细小的导体通过1.25A的大电流,真不知道设计者有没有电子经验。使用的时间一长,一旦插针有所磨损,有所氧化,插针就会发热烧毁,甚至造成短路,烧掉电源或者用电器,这种损坏从一开始就注定了,因此我说,USB-C端口本身就是一个傻瓜的愚蠢设计!

我研究了大量的USB-C协议和所谓的PD协议,却根本看不懂他们的陈述,实际上这就是化简为繁的理论,把一个简单的电工事宜繁琐到外星人的水平。简单地说,QQ协议就是,USB-C的内部电源端平常只能输出+5V电源,就和常规的USB-A端口中的电源线一样,但是在用电器当中却装有一个接口定义端,这个定义端由用电器给出一个对地电压来定义供电器的电压和电流,实际上就是一个电阻分压器。当定义端给出一个特定电压到供电器当中时,供电器就识别了这个电压,并按照规范触发自己的稳压电路,把电源端输出的电压提高起来,恒流值也加大到了规范中所规定的程度,例如12V3A;也就是说,供电器的输出电压电流由用电器来设定。这个设计还算比较聪明,也不算太复杂,QQ协议能够支持5V;9V;12V;15V;20V几种电压输出,最大电流可以达到5A,因此最大的输出功率达到了100W。但是,后来人又继续发挥小聪明,在这个基础上发明了所谓的PD协议。这种协议原理上也是由用电器来定义供电器的输出电压电流的,但并不是通过简单的一个接口电压定义的。首先,当我们把供电器的USB-C插头插入用电器的USB-C母座内时,插头中的+5V电压就会传入用电器,给一个特殊的芯片供电,这个芯片就会向插头发出一串事先规定好的脉冲串,这个信号通过插头上的特定引脚传入供电器,被一些寄存器保存了数字串,这个数字串就表明了需要的电压电流的大小。而供电器中有一片数字控制的开关电源驱动器芯片,它根据保存的数字来自动调节输出模式,给出用电器需要的电压电流,完成了两者之间的沟通交流,给出正确的电源。事情并不复杂,但是,那些讲解会让你一万年也看不懂,不懂的人会越看越糊涂,因为他们使用的语言和论述方式完全不正确,各有各的解释方法。

可见,PD电源的规范更加自由,它可以设定3.3V-21V的任意电压范围,电流也能达到5A,因此可以传输的电功率更大更灵活。由此原理可见,不论是供电器还是用电器,都需要专门的PD规范芯片来工作,传统的电路都无法使用了!而这种特别的PD芯片尺寸极小,引脚密集,根本无法用手工焊接,显然是DIY的地狱,也是维修者一筹莫展的所见,而且,这种芯片还非常不普及,几乎买不到。无奈的是,如今越来越多的生活电器都开始普及这种USB-C接口,并有大量的接口开始普及PD规范,难道QQ规范还不够用吗?可能是不够。例如,给锂电池充电,就需要4.25V或者是8.5V的电压,而在用电器当中,甚至可以省略稳压器,直接由供电器给出稳定的电压,通过PD协议就能轻松得到这个电压,而QQ协议根本不可能,还需要在用电器当中设计自己的恒流稳压器,这显然会增加用电器的成本和体积,比如数码相机。

如今,我的示波器也用上了倒霉的PD电源接口,并且还配给了一个质量低劣的PD开关电源,让我想换掉它都不可能。本来我已经找到了这个接口的电源输出点,电压是14.972V,接近15V;我也找到了示波器电路中的主电源点,关机它是0V电压,开机以后就是14.97V,说明它和电源引进点之间带有一个MOS开关管。如此,我如果直接在引进电源点接上一个15V电源,不就能够跨过PD电源,直接给机器供电了吗?这样,我就可以DIY一个低波纹的线性稳压电源来给示波器供电,彻底消除由开关电源引起的干扰。但是,谁知道那些异想天开的设计师们会在暗中使用什么手法?他们会不会把软件设计成在开机时访问PD芯片?另外,电源的引入点相当于PD电路的输出点,如果在这一点加上15V功率电源,会不会烧掉芯片,使电路短路,因此造成故障?这些我都无从知道,一旦导致了故障,对我来说就等于示波器报废了,因为自己改动,即使返厂人家都可能不给维修。那就会造成我的大损失!因此我下不了决心去改造它的电源接口和电路。

目前可以采取的办法就是选出一款高质量的PD电源来为示波器供电,替换掉原机佩戴的劣质电源。可以使用PD诱骗接口引出PD电源的高压输出,测其波纹,选出最小波纹的电源来使用,或者购买几个优质的PD电源来做测试。我所能做的,还有增加一个USB-C电缆的固定器,并设法购买一个90度折角的USB-C电缆。

 
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