¿Cuál es la forma ideal de manejar los pines de datos D+ y D- en un adaptador de corriente USB para que sea compatible con la carga rápida de los dispositivos?

¿Cuál es la forma ideal de manejar los pines de datos D+ y D- en un adaptador de corriente USB para que sea compatible con la carga rápida de los dispositivos? ... Espero averiguar qué método proporciona la mejor compatibilidad con todos los dispositivos USB.

A efectos prácticos, es imposible fabricar un cargador verdaderamente universal utilizando cualquier combinación de cortocircuitos o resistencias invariables en el cargador USB o en las líneas de datos del dispositivo de destino porqueestá compitiendo con fabricantes que intentan evitar que haga exactamente lo que está tratando de hacer. Por ejemplo, Apple implementa una serie de esquemas de control de carga utilizando varias combinaciones de divisores de resistencia, dispuestos de modo que solo una fuente de alimentación "coincidente" y el equipo de destino funcionen juntos. Si bien se pueden presentar argumentos de que tales arreglos permiten un rendimiento de carga óptimo, no es obvio cómo puede ser este el caso de las baterías de iones de litio/polímero de litio y muchos otros fabricantes pueden lograr y logran un grado más que adecuado de control de carga sin usar tales técnicas. A continuación se proporciona un ejemplo de uno de estos arreglos de Apple.

Sin embargo, siguiendo los pasos de otros que ya han investigado esta área, puede lograr un compromiso razonablemente bueno.

Muchos fabricantes no publican las especificaciones de sus arreglos personalizados y lo mejor que puede hacer es analizar sus productos usted mismo o aprender de aquellos que ya lo han hecho y que amablemente ponen a su disposición su conocimiento.

Una de esas fuentes es la documentación del cargador USB Lady ADA / ADA fruit Mintyboost.
¡¡¡Esto es más una saga que un tutorial!!! :-). Puede comenzar por el final y trabajar hacia atrás para encontrar cómo la última versión usa lo que saben para maximizar la compatibilidad de comenzar en las primeras cuentas y seguir su ruta de desarrollo. Ambos enfoques son válidos dependiendo de cuánto quieras saber.

Página de inicio de Mint Boost
Descripción general
Recorrido por el proceso de diseño : valioso para los diseñadores

Aquí Los misterios de la carga de dispositivos Apple le informa sobre los misterios de la carga de dispositivos Apple, y algún otro material útil en el camino.

Uf / ¡Guau! - un arreglo de resistencia de Apple. Esto es de un cargador oficial de iPhone 3GS:

Aquí está su lista de compatibilidad de la versión 2 que vale la pena ver si está intentando encontrar una solución universal, ya que enumera una serie de ejemplos en los que el cargador estándar NO funciona, pero donde un "truco de cable" permite que funcione total o parcialmente.

por ejemplo, lo anterior lo lleva a casos especiales como el "hackeo" de la serie D de Samsung aquí o las modificaciones del RAZR V3 aquí

Aquí hay una lista de resultados usando la versión 3 de Minty Boost con una variedad de teléfonos celulares
. Si emula su interfaz, debería poder lograr una compatibilidad similar.

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Actualización - finales de 2016:

Controladores de puerto de carga dedicado USB:

El usuario de SE, florisla, ha notado la existencia de 'nuevos' circuitos integrados destinados a proporcionar capacidades de puerto de carga USB dedicadas. Señala como ejemplo el TI
"TPS2513A-Q1, TPS2514A-Q1 Controlador de puerto de carga USB dedicado"

La mejor manera de resumir sus capacidades es echar un vistazo al resumen que se proporciona en su hoja de datos; consulte a continuación:

Encontré que esta página responde claramente a su pregunta. Cito las partes pertinentes a continuación.

El BC1.2 describe tres tipos distintos de puerto USB y dos nombres clave. Un puerto de "carga" es aquel que entrega corrientes superiores a 500mA. Un puerto "descendente" señala datos según USB 2.0. La especificación BC1.2 también establece cómo debe aparecer cada puerto para el dispositivo final y el protocolo para identificar qué tipo de puerto se implementa. Los tres tipos de puertos USB BC1.2 son SDP, DCP y CDP (consulte la Figura 1):

1. Puerto de bajada estándar (SDP) Este puerto cuenta con resistencias desplegables de 15 kΩ en las líneas D+ y D-. Los límites de corriente son los mencionados anteriormente: 2,5 mA cuando está suspendido, 100 mA cuando está conectado y 500 mA cuando está conectado y configurado para mayor potencia.
2. Puerto de carga dedicado (DCP) Este puerto no admite ninguna transferencia de datos, pero es capaz de suministrar corrientes de carga superiores a 1,5 A. Presenta un corto entre las líneas D+ y D-. Este tipo de puerto permite cargadores de pared y cargadores de coche con alta capacidad de carga sin necesidad de enumeración.
3. Puerto descendente (CDP) Este puerto permite tanto la carga de alta corriente como la transferencia de datos totalmente compatible con USB 2.0. Cuenta con las resistencias pulldown de 15 kΩ necesarias para la comunicación D+ y D-, y también tiene circuitos internos que se activan durante la fase de detección del cargador. Este circuito interno permite que el dispositivo portátil distinga un CDP de otros tipos de puertos.

Incluso con la especificación BC1.2 disponible, algunos fabricantes de productos electrónicos desarrollan protocolos personalizados para sus cargadores dedicados. Cuando conecta uno de sus dispositivos a un puerto de carga BC1.2 totalmente compatible, aún puede recibir el mensaje de error "La carga no es compatible con este accesorio". A pesar de este mensaje, es posible que estos dispositivos aún se carguen, pero las corrientes de carga pueden ser extremadamente pequeñas. Afortunadamente, casi todos estos cargadores dedicados patentados se identifican por un nivel de CC establecido en las líneas D+ y D- por un divisor de resistencia entre 5 V y tierra.

Comentario agregado:
se podría considerar que los niveles de la señal de datos son de 0,0 a 0,3 V para el nivel bajo lógico y de 2,8 a 3,6 V para el nivel alto lógico. Sin una red de división de voltaje a dos pines de datos en cortocircuito, el voltaje en ellos flota libremente. Aunque los cables de datos retorcidos brindan cierta protección contra las señales electromagnéticas perdidas, aún pueden inducir voltajes impredecibles en la línea. Por otro lado, una red de división de voltaje sujeta el voltaje a 2.5v seguros.

Para obtener más detalles, consulte la página que obtuve o eche un vistazo al PDF de USB.org que describe la especificación USB Battery Charging BC 1.2

Actualización de 2017:

No existe una forma ideal de manejar los pines de datos USB para brindar compatibilidad y "carga rápida". Puede haber muchos cargadores diferentes, y hay muchos dispositivos/teléfonos/tabletas USB que necesitan cargarse. Históricamente hubo dos enfoques:

1. El dispositivo es un "dispositivo inteligente". Intenta detectar varias firmas del puerto al que está conectado y selecciona el modo de carga adecuado para sí mismo. El dispositivo, obviamente, hace esto secuencialmente, y se necesita tiempo para superar los tiempos de espera.

2. El puerto de carga es un puerto inteligente. Esta idea se implementó en algunos chips TI y hubs SMSC/Microchip. La idea para el puerto de carga es/era afirmar diferentes firmas de puerto de carga (Apple 2/2.7V, Sony, secuenciado por BC1.1, BC1.2 o cargador dedicado/estándar de China, etc.) una a la vez. Nuevamente, dado que no había forma de tener una respuesta confiable de que la firma del cargador es la correcta para un dispositivo en particular (aparte de medir la corriente suministrada/consumida), la secuencia lleva mucho tiempo, necesita reinicios de apagado y encendido de VBUS, etc. Además, la batería de un dispositivo USB puede estar en diferentes estados de carga (muerta, débil, completamente cargada, etc.), la corriente consumida no puede ser un indicador confiable de nada, el tiempo de espera del sistema se vuelve indeterminado, por lo que la búsqueda El algoritmo /switch no puede producir nada bueno.

Los problemas reales ocurren cuando tanto el puerto como el dispositivo intentan ser "inteligentes". Entonces todo se jode y todas las apuestas se cancelan.

Las especificaciones de carga de batería USB 1.2 intentaron imponer una restricción: el puerto es pasivo y el dispositivo inicia la firma secuencial y mide la respuesta del puerto, y solo entonces el dispositivo pasa al modo de consumo completo (si lo necesita). El límite era VBUS=5V.

El método QualComm QC (carga rápida) fue un paso más allá y permite aumentar el voltaje USB predeterminado de 5 V a 9, 12, 15 y 20 V. Después de que el dispositivo afirma alguna secuencia de señalización de bajo nivel en D+/D-, le indica al cargador qué nivel de voltaje puede aceptar afirmando ciertas combinaciones de voltajes de CC en los cables D+ y D-. Es un método muy simple.

Las nuevas especificaciones de USB Power Delivery proporcionan medios para que un puerto y un dispositivo sean realmente inteligentes. La especificación inicial requería un protocolo en serie sobre VBUS (para que esto suceda, el VBUS debe estar libre de desacoplamiento capacitivo pesado). Esta especificación ahora se abandonó en PD Rev3.0 con la llegada del conector tipo C, y la negociación entre los roles de alimentación de los puertos y dispositivos (productores y consumidores) se realiza a través de un cable CC dedicado (canal de comunicación).

Además de las negociaciones completas de PD, los cables Tipo-C están destinados a tener marcadores electrónicos, pequeños circuitos integrados en uno de los sobremoldes, que deben informar a los consumidores (sumideros) y productores (fuentes) sobre la cantidad de corriente que puede manejar un cable en particular. [Se requieren todos los cables USB3.1 CC para tener los eMarkers integrados, pero aún no he visto uno en el mercado abierto].

En el momento de escribir este artículo (enero de 2017), cada departamento de electrónica (incluido Walmart) podría tener alrededor del 20 % (1 de cada 5) cargadores con funcionalidad de control de calidad y ninguno con funcionalidad de PD. Tengo el presentimiento de que esta proporción no cambiará.

En resumen, la firma del puerto de carga más compatible parece ser de estilo chino, con D+/D- en cortocircuito y flotando en relación con GND y VBUS.