一、什么是快充协议?
简单来说就是对暗号,和接头一样,暗号通过,接上了头,就能让你的手机开启快充模式,不然你就慢慢的龟速充电吧。
手机:天王盖地虎
充电器:宝塔镇河妖
手机:哟,自己人,来来来,给我快充。
手机:天王盖地虎
充电器:小鸡炖蘑菇
手机:什么玩意儿,不认识,会把我充坏的。(协议未通过,慢充)
二、快充由来
移动应用遍及生活方方面面,我们越来越离不开手机。伴随着性能和功能的暴涨,手机却在慢慢变轻变薄,而且不再支持换电池的设计了,用户对续航的忧虑,从未像现在这么严重……
电池化学技术早在几十年前已经基本成型,容量与电池的重量和体积成正比,面临“要容量就只能变厚变重”的矛盾,历史毫不犹豫地选择了看起来是曲线救国,但实质上是最简单粗暴的解决方案——快充。
三、让人眼花缭乱的快充分支与历史
在功能机时代,手机的电池容量一般都在1000mAh以下,充电功率停留在3-5W,当年5V0.5A的输出规格,现在看起来简直就是上古画风。伴随着性能的暴涨,随后安卓智能机的电池容量也增长到了2000mAh,USB协议的制定者USB-IF协会定义了USBBatteryCharge1.2(BC1.2)充电标准,把充电电流扩大到1.5A。至今很多智能硬件用的,依旧是这个充电标准。
2013年,初代的高通快充QC1.0面世,高通通过引入自己的电源管理集成电路PMIC,让充电输出跃升到5V2A,而且任何移动设备都可以用这个独立于USB连接器的方案。
因为继续提高电流会对数据线和其他部件带来技术和成本压力,高通QC2.0采用9-12V的高压低方案规避2A电流的红线,大幅提高功率并降低充电损耗,同样只需要高通的电源管理IC即可支持。因为成本低而且兼容性好,QC2.0几乎统一了快充市场,后来的三星AFC、Moto涡轮快充、vivo双引擎闪充等都算是QC2.0的衍生方案。
再往下,联发科的PEP快充面世,用的是和高通类似的高电压方案,根据电流来判断输出,随后的魅族mCharge、金立闪电快充都是联发科PEP快充的衍生产品。而OPPO的VOOC闪充则使用5V4-5A的超高电流,从充电器、数据线,到电池和接口,全都需要定制,充电速度上去了,但却是兼容性问题最严重的。
因为USB-IF的不作为,芯片和手机厂商都围绕自己的产品和商业利益定义自己的快充,纷争和战火从此点燃。在群雄并起的2015年,高通发布了QC3.0快充,加入了INOV(最佳电压智能协商)算法和200mV的电压梯度调节,大幅提升充电效率并降低发热,提高安全性。随着Type-C接口的换代浪潮袭来,USB协会终于搞出了自己的快充方案USBPD(USBPowerDeliverySpecification)。
四、市面上有哪些快充协议?
1、通用协议(类似于明码)
USBPD是目前通用性最高的公共协议之一:从iPhone、MacBook、市面上大部分采用Type-C接口的Android设备乃至NintendoSwitch,都能使用这种协议进行快充。
换句话说,如果你日常使用Android作为主力机,同时还有一部iPhone备用,游戏机是NintendoSwitch,工作还需要用到笔记本电脑,理论上来说这些设备都可以使用同一个支持PD协议的电源来正常握手并实现快充。只要有type-c接口。
目前最新的USB-PD3.0规范最高支持100W的充电功率,具体标准则分为了10W、18W、36W、60W和100W五种;预期相对应的电压则有5V、12V与20V,最大支持电流有1.5A、2A、3A、5A等不同「档位」,满足从笔电到手机之间充电实际输出功率差异较大的不同需求。
2、私有协议
高通QC
是高通主导的快速充电技术,主要解决硬件不同环境下的电池快速充电。以是高通QC2.0为例,在不改变接口的情况下进一步提高充电速度,就需要引入更高的充电电压(HVDCP)。
联发科PE
联发科的快冲标准是PumpExpress,就像高通的QuickCharge技术一样,也是一项用于移动设备为主的快冲协议,支持这个协议的设备和充电头在握手之后(通过充电电流的大小来触发协议,随后触发升压或者降压),可以通过提升电压及电流,实现快冲的效果。
vivo:FlashCharge
这是vivo品牌手机采用的一种大功率快充技术,与其他快充技术一样,通过更高的充电功率实现较短的充电时间,由于在芯片端采用的是独家的协议,因此无法在其他品牌或不支持该快充技术的充电头、手机中使用;
华为:FCP&SCP
FCP和SCP是华为推出的快充协议,前者是18W快充,9V/2A(比较早),后者是超级快充(充电时手机会显示超级快充)(2016年发布),22.5W快充和40W快充,4.5V/5A或5V4.5A往上,另外有的手机只支持22.5W快充的话,不会显示超级快充,但升级系统后支持超级快充,并显示超级快充,有些手机同时这两种快充(22.5W和40W快充)。
小米ChargeTurbo快充协议
目前小米快充有50W、40W、30W等快充规格。
小米采用高通骁龙处理器的机型对QC快充协议具有不错的支持,例如小米10至尊版支持QC5.0,小米10Pro支持QC4+,两者都兼容PD3.0。
OPPO:VOOC系列快充
早在14年的时候,OPPO就推出了VOOC1.0,与主流快充采用高压方式不同,VOOC闪充采用的是低压高电流的方案。
相比传统的高压快充,低压快充温控更好,效率更高,3000毫安时的Find7可以在30分钟内充电到75%,要知道当时还是2014年。
此外由于电池系统、线材、充电头都被重新定制过的,所以一般充电器都不适配VOOC闪充。
三星:AFC
三星出品的AdaptingFastCharger同时向下兼容兼容QC2.0。
各个厂商各自的技术,一般来说要搭配自家的充电器才能使用,不同的私有协议不互通,你用华为的scp就算是40w也不能给oppo充40w。
五、不同协议之间的区别
高电压、低电流
高电压、低电流充电方式需要到手机端进行变压,让电压下降到适合手机电池消化的范围。期间的能量损耗会以热能形式散发出来,这也导致了手机充电发热问题。高电压、低电流充电方式需要到手机端进行变压,让电压下降到适合手机电池消化的范围。期间的能量损耗会以热能形式散发出来,这也导致了手机充电发热问题。
低电压、大电流
低电压、大电流方案的主要缺点则是较高的定制成本、以及低适用性。手机内部相关元件、充电头和充电线,都需要根据需求定制。以线材为例,常见的通用充电线材只能承载3A的电流,要实现5A大电流快充,就必须对充电线进行改造。我们看到当年在快充上投入大量宣传的OPPO、Vivo的充电头更大、充电线更粗,就是基于这个原因。
动态调整
动态调整的快充,基本是基于多电芯(电荷泵)串联和将电压的转换操作交给充电头,然后通过充电头而非手机去做细节的电压变动来实现的。
不同的手机厂家采用不同的方案
目前很多的厂家的快充都开始基于PPS可编程电源,从而实现高功率(大于100W)充电,也许有一天能出现一统江湖的协议也说不一定。