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你了解QC快充协议吗?给你知道的和不知道的

我们经常会碰到提出一些手机的使用问题,其中关于快充是比较多的。很多朋友会因为使用老配件发现充电速度慢而抱怨厂商骗人。一些稍微了解的人又会迷茫在PD、QC、DCP、VOOC、FCP和SCP等等“莫名其妙”的字母组合。我们今天专门就QC快充协议单拿出来跟大家聊聊,不管知道或者不知道的,大家一起探讨一下。需要说明的是,关于电压电流和功率之间的关系问题,我们不再特殊说明,不明白的同学可以自己回去翻看初中物理教材。

在聊之前,我们先说明一下那些字母缩写都是啥。PD是USB-IF组织提出的一种快充协议,目前理论上可以达到100W,并且由于USB-IF的霸主地位,所有快充协议都“臣服”于PD快充协议,这个没有办法。DCP也是USB-IF为了充电安全妥协而制定的一种快充协议,使用1.5A电流提供7.5W功率。VOOC是OPPO开发的使用高电流的一种快充协议,因为修改了数据线的针脚,所以非常封闭,和别家的数据线充电器都不能通用。FCP和SCP是华为自己开发的高压低流(FCP)和低压高流(SCP)快充协议,主要用在自己家,但是对于数据线的要求比VOOC要低。其实还有三星自己开发的快充协议,但是三星手机用户不多,也就不聊了。

好了,现在我们来看QC快充协议。

【1.0时代】

手机端接口从厂商各自为战到统一,经历了很长的时间,诺基亚、索尼爱立信、HTC等厂商不约而同的使用了MicroUSB接口满足数据传输的同时,也就统一了手机的充电接口。HTC推出了第一款安卓手机G1(Dream),诺基亚走向没落的2008年,手机轻薄化和智能化朝着统一的方向发展。统一屏幕、统一样式、统一接口。12年一个轮回,到现在依然在低端智能机上看到MicroUSB接口的身影。QC(Quick Charge)快充协议1.0就是在MicroUSB接口的极限基础上推行的快充协议。

2012年1月,电源管理并非强项的高通完成对Summit Microelectronics的收购之后,补充了自己的短板。2013年高通推出了QC快充协议1.0。在这个原始阶段,快充方案得简单粗暴:直接在MicroUSB的极限电流2A的基础上,使用5V⎓2A 10W充电功率。要知道,那个时候,USB-IF推出的DCP就相对考虑得更多。

2A的最大电流基本上就是MicroUSB的极限,充电电流从1A提升到2A,手机的充电方案的改变,而外部充电头并没有本质的变化,只是单纯的功率提升。这种粗暴带来的结果就是MicroUSB接口因长期使用后接触松动,也有在高电流的作用下MicroUSB接口烧坏甚至导致手机电池起火。

【2.0时代】

2014年,QC从1.0升级到了2.0版本。

MicroUSB的2A电流极限意味着高通无法通过提高电流实现更高功率充电,所以寻求通过提高电压来提供充电功率。2.0版将手机的电压增加为四种,除了5V的标准电压之外,还增加了 9V、12V、20V三种电压,电流不变,这样对应的功率理论上分别为18W、24W和40W。

QC 2.0的出现,使得过往的5V充电器不再适合,必须使用专用的充电适配器,通过握手协议保证5V设备的用电安全。使用快充的手机必须主动向QC2.0充电适配器申请高电压,经过确认,充电适配器能够将输出相对应的电压。虽然高通当年只是为了保证自己的协议技术利润,但是必须使用专用充电适配器的QC2.0快充协议成为了配件厂商救命稻草,不论是手机厂商还是配件厂商,都愿意通过快充来分一杯羹,QC快充进入迅猛发展时期。

【3.0时代】

2015年,QC从2.0升级到了3.0版本。

QC 3.0 协议中,高通采用了INOV电压管理算法,结合充电过程中实时的电压、电流、电池温度,INOV可以保持手机与充电适配器的通信,以3.6V 起步、200mV调幅步进的方式自适应增降电压,自动实现最佳充电功率(电压和电流)的传输。这样充电电压就不在拘泥于5V、9V、12V和20V,提供从3.6V到20V电压的灵活选择。

借助INOV和其他先进技术的QC3.0,可实现比2.0有38%的效率提升,同时还可以保护电池寿命周期,提高快速充电速度最高达27%,减少功率损耗最高达45%。相比1.0版本更是快了两倍的充电速度,短短三年间,手机充电速度有了质的飞跃。不仅于此,QC3.0的贡献不止于手机领域,无人机、蓝牙耳机、无线充电板及其衍生品都在这个基础上有了丰富的扩展。在3.0时代,QC终于摆脱了MicroUSB的束缚,Type-C开始流行。到底是QC成就了Type-C,还是Type-C助推了QC,这个讨论很有意思。

【4.0时代和QC4+】

2016年,QC从3.0升级到了4.0版本。

2017年,QC4+发布。

QC 4.0采用了更精细的INOV,调幅步进从200mV调整为20mV,而且支持Dual Charge技术,充电速度提升20%,充电效率提升30%。从4.0开始,QC快充协议正式开始支持USB-C接口,兼容PD协议。这是高通向USB-IF妥协的结果,

QC4.0发布过去仅仅七个月,QC 4+发布。之所以叫4+而不不是5.0,只要是4+基本就是在4.0的基础上微调而已,算是一种修正吧。具体调整内容为:

Dual Charge:支持额外一颗电源管理芯片,充电电压转换效率更高、充电速度更快。

智能热量平衡:优化 Dual Charge,自动分配电流路径,优化电量输送。

高级安全功能:同时监控设备适配器和端口的温度,防止线路过热、短路,避免损坏USB-C接口。

【结束】

八年时间,对于电子产品来说并不算短,QC快充经过三次大迭代,已经成为目前使用最为广泛的快充协议。处理器、基带和QC快充,已经成为高通的手机三大名片。快充近几年的未来,依旧是PD和QC并行步进的状态,相互影响促进,暗中较劲,也不也是非常有意思的事情吗?华为和OPPO也需要加油,但是无法制定核心标准的硬伤,使得VOOC和FCP很难看到未来,不信吗?我们一起关注吧。

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