leaves8008 发表于 2018-9-27 20:04:55

【知识总结】快充技术

目前主流的快充技术有四种:
高通的Quick Charge快充技术
Quick Charge 1.0Quick Charge 1.0于2013年初推出,其原技术持有者Summit Microelectronics在2012年7月被高通公司收购,因此这项技术随后成为了高通公司的独家技术。Quick Charge 1.0是骁龙移动处理器电源管理功能的一部分,最高支持10W的充电功率,这意味着在5V的充电电压下,充电电流可以达到2A,现在这一技术已经完全普及化。
Quick Charge 2.0在2014年初,高通公司在美国展示了Quick Charge 2.0技术。相比Quick Charge 1.0技术最高支持的10W充电功率,Quick Charge 2.0将最大充电功率进一步增加到36W,大大缩短了充电时间。Quick Charge 2.0技术分为A级和B级两种标准,其中A级标准适用于智能手机、平板电脑以及其它便携式电子设备。根据高通给出的数据,Quick Charge 2.0 A级标准规定的最大充电电流为3A,如果在5V的情况下,充电功率就为15W。配合使用9V/1.67A充电器,充电效率比传统5V/1A快将近75%,也就是提供9x1.67=15.3W的电量。此外,Quick Charge 2.0还支持5V、9V、12V和20V四种电压,从而提升充电功率。这意味着一台高电压充电器可以适配更多设备,而且可以抵消劣质充电线和较长充电线带来的电压损耗以保证充电效率。
Quick Charge 3.0 就在9月中旬,高通宣布推出其下一代快速充电技术Quick Charge 3.0。作为快速充电技术的第三代产品,Quick Charge 3.0在同类产品中首次采用最佳电压智能协商(IntelligentNegotiation forOptimum Voltage,INOV)算法。INOV是由QualcommTechnologies开发的全新算法,旨在帮助便携设备具备选定所需功率电平的能力,以在任意时刻实现最佳功率传输,且最大化效率。高通的内部实测显示Quick Charge 3.0能在大约35分钟内将一部普通的手机从零电量充至80%,而不具备Quick Charge的传统移动终端通常需要1.5小时左右。与Quick Charge 2.0相比,Quick Charge 3.0能够提高快速充电速度最高达27%,或减少功率损耗最高达45%。充电选项方面,在Quick Charge 2.0提供5V、9V、12V和20V四档充电电压的基础上,Quick Charge 3.0以200mV增量为一档,提供从3.6V到20V电压的灵活选择。这将允许手机获得恰到好处的电压,达到预期的充电电流,从而最小化电量损失、提高充电效率并改善热表现。
Quick Charge 4.0提升功率至28W,并且加入USB PD支持。取消了12V电压档,5V最大可输出5.6A,9V最大可输出3A,并且电压档继续细分以20mV为一档。
OPPO的VOOC闪充技术OPPO VOOC是一种低电压高电流的充电技术,相比传统充电速度提升4倍,在充电器和电池电路中都整合了MCU单片微型计算机来取代降压电路,并且MCU单片微型计算机能够自动检测充电设备是否支持快充。30分钟可以充到3000mAh电池的75%,目前只有OPPO自家产品才能使用该技术。实际上OPPO VOOC 闪充技术就是采用低电压高电流模式,保证充电速度的同时也能减少手机充电时适配器与手机的发热情况。不过这项技术的兼容性相对比较狭窄,只有Find 7才能匹配使用。而且后续由于充电器也进行「瘦身」,适配器参数改为了5V 4A,相比市面上能达到24W的适配器优势已经不那么明显了。
联发科的Pump Express快充技术MTK的Pump Express快充技术分为两种,一种带Plus一种不带Plus,带Plus的可以可提供24W(12V)甚至更高的输出功率,而不带Plus的则可提供10W(5V)的输出功率。Pump Express Plus是联发科专有的快速充电技术,支持输出高达15W以上的大功率充电器,可将移动设备的典型充电时间最多缩短高达50%。Pump Express Plus的快充技术支持5V、7V和9V三种充电电压,充电电流均为1.67A。从理论上来说,Pump Express Plus快速充电技术可以在30分钟内给一块2060mAh的电池充满75%的电量。
德州仪器的Max Charge快充技术TI MaxCharge快充技术集成了5A单节锂离子电池充电器电路,在电流高达5A的时候支持高达14V的输入电压。向下兼容高通Quick Charge 2.0的9V、12V两档电压,对联发科Pump Express Plus的7V、9V、12V支持也不在话下。与现有电池充电器相比,这款器件将充电时间减少一半以上,最高可将充电时间加少60%。
各种协议的统一USB-PD 协议现在市场上的快充协议很多,MTK 的 PE+ 、高通的 QC 4+、 OPPO 的 VOOC(DASH)、华为的 FCP (穿着马甲的 QC 2.0 )以及 SCP,等等,但是它们往往需要专门的充电器。USB-PD 之所以在现在大范围获得设备支持,原因之一就是它兼容了其他的快充标准,使得在未来为数码电子设备充电时不需要必须使用厂家「专属」充电器材才能为设备快速充电,统一所有的低功率电子设备接口,让我们在未来第一设备充电时更加便捷。制定 USB-PD 协议的组织并不属于空喊口号的类型,他们是美国 USB-IF 组织,属于非盈利性质,主要活动为推广、营销 USB 标准,并维护规格及认证程序。而 USB-IF 对于 USB 接口的进步一直有着功不可没的付出,类似如 Type-C 接口的推广,又包括如今文中所介绍的 USB-PD 协议,可谓一直不遗余力。USB-PD 协议与其它厂家的快充协议并不是同等的关系,而是包含与被包含的关系。在 USB-IF 发布的 PPS (快速充电技术规范)里, USB-PD 3.0 协议已经包含了高通 QC 3.0 与 4.0 ,华为的 SCP 与 FCP , MTK 的 PE3.0 与 PE2.0 ,还有 OPPO 的 VOOC 。在 PSS 规范里,将不允许 USB 接口通过非 USB-PD 的协议来调节电压电流,这就相当于你如果要使用我的接口,就必须听从我定的标准,而不是以往的自行调节。这也变相的要求其它快充标准必须是符合 USB-PD 协议的。所以在这么一个强有力的组织机构下,接口的统一速度也会得到一个强有力而实质性提升,用户的「阵痛期」相应度过的也就更快。
显而易见, USB-PD 代表未来的充电新标准已经是大势所需,而优势总结下来就在于涵盖了高压低电流与低压高电流两种模式,可更好的为设备兼容性服务。而最重要的在于, USB-PD 协议与中国工信部泰尔实验室达成共识,此举更加促进了 USB-PD 协议的发展,预计也将会同国标实现统一。熟悉 IT 新闻的同学可能已经知道, Android P 中已经将 USB-PD 协议划为手机必须要支持的一项充电标准,而 Apple 这边也毫无疑问的将旗下最重要的产品 iPhone 加入了对此项标准的支持,可见 USB-PD 协议的未来可行度与通用度的大趋势。不管是笔记本还是手机,乃至于 100W 以下的数码电子设备都可以支持。可以说这已经决定了未来的充电模式方向了。

参考文章:奇点人生:快速充电手机快充技术(QC2.0/BC1.2)快充曲线救国 QuickCharge进入3.0时代USB PD3.0重磅升级,PPS收编QC4.0高通QC4.0充电到底多快简单带你了解正在广泛普及的PD协议快充的发展历程
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