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    USB PD能否一统快充江湖?

    2018-11-15
    王伟
    关键词: USBPD 快速充电

      如今,在电池技术不会有突飞猛进的条件下,快速充电就成了手机解决续航问题的一个有效的解决方案。但是现在市面上各种各样的快充协议却让人眼花缭乱,它们之间有怎样的关联,最终哪一种快充协议会成为主流呢?

      快速充电原理及协议对比

      快速充电的严格定义如下:一个由适配器、线缆和终端组成的充电系统,从初始充电状态开始,至充电30分钟,期间进入电池的平均电流大于等于3A或总充电量大于等于电池额定容量的60%的充电方式,即为“快速充电模式”??焖俪涞绲氖迪址绞接幸韵录钢郑?/p>

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      要提升功率,最简单的方法莫过于提升电流,将电流拉高即可快速充电,于是高通Quick Charge(QC)技术出现了,在检测USB的D+D-之后,允许输出最大5V 2A的电,但5V 2A哪够?现在的快充动不动就18W起跳。也许你说那就提升到3A呀?不行,电流提升后,对于充电线的要求也提升,充电线需要更粗,以传输如此大的电流,所以下一种快充方法出现了。

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      在电流有限的情况下,拉高电压实现快充成了第二个解决方案,于是这时高通Quick Charge 2.0(QC2)登场,借由将电源提升至9V 2A,实现了最高18W的充电功率,然而9V的电压不符合USB的规范,所以同样地借由D+D-来判断设备是否支持QC2快充。但是,高电压意味着更多的耗损,手机的锂电池一般为4V,为了充电,手机内有颗充电IC来控制充放电的过程,以及将5V的电压降到锂电池的运作电压(约为4),如果将充电电压提升至9V会造成能耗损失更严重,以致手机发烫,所以此时新一代的快速充电技术又出现了。

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      既然单方面提升电压、电流有缺点,那就两个都提升吧。依据设备/充电器/充电线的状态微幅调整电压,得以拥有大电流、大电压两者的优点,且手机在充电时不会发生过热,这就是高通Quick Charge 3.0(QC3),然而这技术也不是没有缺点--成本高。

      介绍完了原理,我们来谈谈各家厂商的充电规范,依据其原理来分类:

      (一)低电压高电流模式

      高通Quick Charge(QC):最高支持5V2A(10W),为最常见的快充方案,只是因为这方案太常见了,所以通常小于等于10W的方案已不会称为快充了。

      OPPO VOOC/OnePlus DASH:同样是提升电流,但OPPO/OnePlus做得更进阶,VOOC/DASH最高支持5V4A(20W),足足比高通的QC快了一倍,且因电压不高,所以发热量少,但是此方案需要特规充电器、特规充电线,手机也只有OPPO/OnePlus自家部分手机支持,在支持性上较弱。

      华为Super Charge Protocol(SCP):一样为提升电流,不过最低电压可达4.5V,支持5V4.5A/4.5V5A(22W)两种模式,相较于VOOC/DASH又快了一些。

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      高通Quick Charge 2.0(QC2)-最高支持9V2A(18W),第二常见的方案,包含华为Fast Charge Protocol(FCP)/三星闪充都是由QC2.0延伸出来的,但是此方案因电压较高,易发热。

      联发科Pump Express Plus(PE+)-支持5/7/9/12V 3/4.5A(最高15W),使用此方案的手机很少。

      USB Power Delivery 1.0-支持多种方案,5/12/20V 1.5/2/3/5A(最高100W),针对多种设备设计,可为笔电充电。(需要新款的接头、安培数够大的线)

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      高通Quick Charge 3.0(QC3)-最高20V 18W动态调整电压200mV

      高通Quick Charge 4.0(QC4)/4+(QC4+)-相容USB-PD

      USB Power Delivery 2.0/3.0-支持多种方案最高100W,针对多种设备设计,可为笔电充电,特别的是只支持Type-C,为未来的充电协定趋势。

      联发科Pump Express Plus 2.0(PE+2)-5~20V动态调整电压0.5V

      联发科Pump Express Plus 3.0(PE+3)-绕过充电IC进行充电,可减少发热,但鲜少设备支持。

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      USB PD缘何成为主流?

      USB PD 全称USB- Power Delivery,是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范。USB PD透过USB电缆和连接器增加电力输送,扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流,输送的功率最高可达100瓦,并可以自由的改变电力的输送方向。

      目前,USB PD标准分10W、18W、36W、60W和100W五级“规格”,电压采用5V、12V和20V,电流为1.5A、 2A、3A和5A,如此灵活的配置,让各种电子设备都能通过一条USB线缆满足供电需求,不但可以为移动设备供电,甚至还能给笔记本、显示器直接供电,并且它可以实现双向充电,也就是说两台电脑用USB线连接可以互相充。

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      USB PD标准能够支持100W以内,5V、12V、20V不同电压的装置,且将电源及讯号整合至同一条线内,所以除了能够给手机、平板充电以外,还可给笔记本电脑等以往无法通过USB供电进行驱动设备的快速充电,苹果新MacBook就是使用USB Type-C+USBPD来实现的。有了谷歌和苹果两大巨头的支持,USB Type-C+USBPD标准非常有希望成为未来的统一标准,智能手机、平板电脑、笔记本电脑等所有的数码设备都可以实现通用一个充电器和数据线。

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      USB PD现在已经发展到了USB PD3.0版本,支持PPS充电(低压快充模式也叫做直充模式),涵盖了高压低电流与低压高电流两种模式,无论是高通的 QC 3.0 与 4.0 、华为的 SCP 与 FCP 、 MTK 的 PE3.0 与 PE2.0 、还有 OPPO 的 VOOC ,都可以很好地兼容。此外,USB PD获得了中国工信部的支持,此举更加促进了 USB-PD 协议的发展,有望在不久统一目前混乱的快充市场。


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