如今,在電池技術不會有突飛猛進的條件下,快速充電就成了手機解決續航問題的一個有效的解決方案。但是現在市面上各種各樣的快充協議卻讓人眼花繚亂,它們之間有怎樣的關聯,最終哪一種快充協議會成為主流呢?
快速充電原理及協議對比
快速充電的嚴格定義如下:一個由適配器、線纜和終端組成的充電系統,從初始充電狀態開始,至充電30分鐘,期間進入電池的平均電流大于等于3A或總充電量大于等于電池額定容量的60%的充電方式,即為“快速充電模式”。快速充電的實現方式有以下幾種:
(一)低電壓高電流模式
要提升功率,最簡單的方法莫過于提升電流,將電流拉高即可快速充電,于是高通Quick Charge(QC)技術出現了,在檢測USB的D+D-之后,允許輸出最大5V 2A的電,但5V 2A哪夠?現在的快充動不動就18W起跳。也許你說那就提升到3A呀?不行,電流提升后,對于充電線的要求也提升,充電線需要更粗,以傳輸如此大的電流,所以下一種快充方法出現了。
(二)高電壓恒定電流模式
在電流有限的情況下,拉高電壓實現快充成了第二個解決方案,于是這時高通Quick Charge 2.0(QC2)登場,借由將電源提升至9V 2A,實現了最高18W的充電功率,然而9V的電壓不符合USB的規范,所以同樣地借由D+D-來判斷設備是否支持QC2快充。但是,高電壓意味著更多的耗損,手機的鋰電池一般為4V,為了充電,手機內有顆充電IC來控制充放電的過程,以及將5V的電壓降到鋰電池的運作電壓(約為4),如果將充電電壓提升至9V會造成能耗損失更嚴重,以致手機發燙,所以此時新一代的快速充電技術又出現了。
(三)動態提升電壓電流
既然單方面提升電壓、電流有缺點,那就兩個都提升吧。依據設備/充電器/充電線的狀態微幅調整電壓,得以擁有大電流、大電壓兩者的優點,且手機在充電時不會發生過熱,這就是高通Quick Charge 3.0(QC3),然而這技術也不是沒有缺點--成本高。
介紹完了原理,我們來談談各家廠商的充電規范,依據其原理來分類:
(一)低電壓高電流模式
高通Quick Charge(QC):最高支持5V2A(10W),為最常見的快充方案,只是因為這方案太常見了,所以通常小于等于10W的方案已不會稱為快充了。
OPPO VOOC/OnePlus DASH:同樣是提升電流,但OPPO/OnePlus做得更進階,VOOC/DASH最高支持5V4A(20W),足足比高通的QC快了一倍,且因電壓不高,所以發熱量少,但是此方案需要特規充電器、特規充電線,手機也只有OPPO/OnePlus自家部分手機支持,在支持性上較弱。
華為Super Charge Protocol(SCP):一樣為提升電流,不過最低電壓可達4.5V,支持5V4.5A/4.5V5A(22W)兩種模式,相較于VOOC/DASH又快了一些。
(二)高電壓恒定電流模式
高通Quick Charge 2.0(QC2)-最高支持9V2A(18W),第二常見的方案,包含華為Fast Charge Protocol(FCP)/三星閃充都是由QC2.0延伸出來的,但是此方案因電壓較高,易發熱。
聯發科Pump Express Plus(PE+)-支持5/7/9/12V 3/4.5A(最高15W),使用此方案的手機很少。
USB Power Delivery 1.0-支持多種方案,5/12/20V 1.5/2/3/5A(最高100W),針對多種設備設計,可為筆電充電。(需要新款的接頭、安培數夠大的線)
(三)動態提升電壓電流
高通Quick Charge 3.0(QC3)-最高20V 18W動態調整電壓200mV
高通Quick Charge 4.0(QC4)/4+(QC4+)-相容USB-PD
USB Power Delivery 2.0/3.0-支持多種方案最高100W,針對多種設備設計,可為筆電充電,特別的是只支持Type-C,為未來的充電協定趨勢。
聯發科Pump Express Plus 2.0(PE+2)-5~20V動態調整電壓0.5V
聯發科Pump Express Plus 3.0(PE+3)-繞過充電IC進行充電,可減少發熱,但鮮少設備支持。
USB PD緣何成為主流?
USB PD 全稱USB- Power Delivery,是由USB-IF組織制定的一種快速充電規范。USB PD透過USB電纜和連接器增加電力輸送,擴展USB應用中的電纜總線供電能力。該規范可實現更高的電壓和電流,輸送的功率最高可達100瓦,并可以自由的改變電力的輸送方向。
目前,USB PD標準分10W、18W、36W、60W和100W五級“規格”,電壓采用5V、12V和20V,電流為1.5A、 2A、3A和5A,如此靈活的配置,讓各種電子設備都能通過一條USB線纜滿足供電需求,不但可以為移動設備供電,甚至還能給筆記本、顯示器直接供電,并且它可以實現雙向充電,也就是說兩臺電腦用USB線連接可以互相充。
USB PD標準能夠支持100W以內,5V、12V、20V不同電壓的裝置,且將電源及訊號整合至同一條線內,所以除了能夠給手機、平板充電以外,還可給筆記本電腦等以往無法通過USB供電進行驅動設備的快速充電,蘋果新MacBook就是使用USB Type-C+USBPD來實現的。有了谷歌和蘋果兩大巨頭的支持,USB Type-C+USBPD標準非常有希望成為未來的統一標準,智能手機、平板電腦、筆記本電腦等所有的數碼設備都可以實現通用一個充電器和數據線。
USB PD現在已經發展到了USB PD3.0版本,支持PPS充電(低壓快充模式也叫做直充模式),涵蓋了高壓低電流與低壓高電流兩種模式,無論是高通的 QC 3.0 與 4.0 、華為的 SCP 與 FCP 、 MTK 的 PE3.0 與 PE2.0 、還有 OPPO 的 VOOC ,都可以很好地兼容。此外,USB PD獲得了中國工信部的支持,此舉更加促進了 USB-PD 協議的發展,有望在不久統一目前混亂的快充市場。