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Electronique/Connaissance/Chargeurs USB

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Introduction

Les alimentations et chargeurs en USB est un des domaines les plus compliqués à comprendre. Les informations sont extrêmement techniques, tout en ne disant pas vraiment comment ça fonctionne. A cela, il est quasiment impossible de déterminer quel chargeur va avec quel appareil et si ça fonctionnera correctement. L'objectif de cette page est de collecter des informations sur les différentes technologies et protocoles de charge rapide, mais de vous attendez pas à des miracles.

Du point de vue d'une PC, l'alimentation se résumé à 5V / 500mA. Certains laptops proposent une fonction de charge rapide sur un port USB, permettant de fournir plus de courant.

Du point de vue des chargeurs, ça devient la jungle. A la base, tout comme les PCs, on parle de 5V / 500mA. Mais très rapidement arrivent l'iPhone (1A) et l'iPad (2A). On augmente le courant disponible depuis le chargeur, sans changer pour autant la tension. Cette dernière est d'env. 5V, et doit être > 4.2V à l'arrivée, tension de charge de l'accu. Progressivement les caractéristiques s'acheminent vers une tension de max. 20V et un courant max. de 5A.

Arrive un nouveau problème avec la Raspberry Pi. Cette dernière nécessite une tension minimum de 4.7V à un courant allant jusqu'à 2A. Beaucoup de plaignent de problèmes avec leur RPi (blocages, comportements hasardeux), et se rendent compte rapidement que c'est un problème d'alimentation, ou dans la majorité des cas, ce que la plupart oublie ou ignore, un câble inadapté pour un courant aussi élevé. La chute de tension est proportionnelle au courant et à la résistance du conducteur (liée à sa section), et en-dessous d'un connecteur dimensionné en 24AWG (0.2mm2), ça ne peut pas fonctionner, c'est mathématique. Vous pouvez faire le calcul vous-même sur cette page, en prenant une tension de 5V, un courant de 2A et une distance de 1m. Les alimentations proposées pour les RPi sont encore aujourd'hui survoltées autour de 5.2V pour compenser la chute de tension dans le câble. Et pour faire passer 5 ampères, le câble doit être encore plus épais, prévu spécialement à cet effet.

Le changement de tension de 5 à 9, 12 ou 20V, quant à lui, est issu d'une négociation entre le récepteur et l'alimentation. Donc à moins que vous essayiez d'injecter manuellement 20V sur un câble USB, vous n'avez aucun risque de faire fumer un téléphone qui est prévu pour du 5V, sur une alimentation qui peut en fournir 20. Etant donné que le l'USB-C devient progressivement synonyme de Power Delivery, ce qui est faux, mais finira à terme peut-être par le devenir, vous n'avez aucun risque de brancher n'importe quel appareil sur de l'USB-C.

Des constructeurs génériques, tels que Anker, Belkin, Blitzwolf, Tronsmart, etc, proposent des chargeurs supportant toujours plus de protocoles, et mettant fin progressivement à cette dictature des solutions propriétaires.

Technologies

Caractéristiques de base

logo technologie caractéristiques commentaires
USB 2.0 5V @ 500mA
  • max 2.5W
USB 3.x 5V @ 900mA
  • max 4.5W

Charges négociées

N.B. Il existe encore d'autres technologies que celles citées ci-après, mais moins courantes et propriétaires. La norme la plus courante semble être le QC 2.0, avec de nombreuses variantes compatibles, et dans le futur l'USB-PD, qui devrait permettre la charge de tous types d'appareils, laptops compris.

logo technologie année constructeur caractéristiques commentaires
AFC.png AFC Samsung
  • 5, 9V @ 2A
  • AFC =  Adaptive Fast Charging
  • Galaxy S9, Note 8 [1]
  • variante du QC 2.0 (propre à Samsung pour les chips Exynos ?)
Apple Apple
  • 14.5V @ 2A
  • compatible USB-PD [1]
  • iPhone 8, iPad Pro, MacBook 12"
BC 1.2 [2] 2010
  • 5V @ 1.5A
  • BC = Battery Charging
  • max 7.5W
FCP [3] Hisilicon (Huawei)
  • 5~12V
  • propriétaire à Huawei
Tubopower Motorola
  • 15: 9V@1.2A, 12V@1.67A
  • 25: 5~12V @ 2.15~2.75A
  • 30: 5V @ 5.7A
  • compatible QC 2.0 [1]
MTK PE [4] Mediatek
  • PE+ 1.1: 5, 7, 9, 12V @ max 3A
  • PE+ 2.0: 5~20V (step 0.5V) @ max 3A
  • PE+ 3.0: 3~6V (step 0.1~0.2V) @ max 5A
  • MTK PE = Mediatek Pump Express
  • PE+ 1.1 est un concurrent et compatible QC 2.0 [1]
  • PE+ 2.0 est un concurrent de QC 3.0, et une évolution du 1.1
  • PE+ 2.0 et PE+ 3.0 sont complémentaires, et non pas une évolution
  • PE+ 1.1 et PE+ 2.0 communiquent par une modulation du VBUS
  • PE+ 3.0 utilise le protocole USB-PD
QC [5]
  • 4 / 4+: 2017
  • 3.0: 2016
  • 2.0: 2015
  • 1.0: 2013
Qualcomm
  • 3, 4: 3.6~20V @ 2.6~4.6A
  • 2.0: 5V@3A, 9V@2A, 12V@1.67A
  • 1.0: 5V @ 2A
  • QC = QuickCharge
  • la version 4 est compatible USB-PD
Qi logo.svg (1).png Qi [6] 2008
  • normal: 5W
  • fast: 10W
  • charge par induction (sans fil)
  • support natif depuis: Samsung S6, iPhone 8, Goolge Nexus (et autres)
SFCP [3] Spreadtrum
  • 5 ~ 20V
SuperCharge Huawei
  • 4.5V@4.5A, 5V@5A
  • compatible USB-PD [1]
  • Mate 9, P10
USB PD 3.0 [7] 3.0 - 2018

2.0 - 2012-2017

  • 20V @ 5A
  • les câbles USB ne sont pas forcément câblés pour le supporter
  • support des connecteurs utilisés par l'USB 2 et 3.0
  • support d'une puissance de charge jusqu'à 100W
  • la charge peut être bidirectionnelle
  • négociation possible sur les caractéristiques de l'alimentation
  • Qualcomm QC 4/4+ est officiellement compatible USB-PD

Références