qc-pd-pps协议,qc协议和pd协议

('qcpdpps协议OPPO、iQOO以及小米等厂商超过100W的手机快充方案即将商用，随后也正式发布的号称可以达到100W+的QC5协议，越来越多关于充电协议的参数与名词出现在我们眼前。众多智能手机、笔记本电脑和NintendoSwitch都在用的PD快充协议算不算某种通用的「底层标准」？100W私有方案经常被提到的「PPS」又是什么？未来不同标准的充电器材之间能有怎样的通用性？在这篇文章中，我们就来试着解答这些时常让你感到困惑的问题。厂商与充电协议似乎是智能手机时代续航缩短，锂电池技术却依旧处于瓶颈的缘故，各家都找到了一条曲线救国的路子：快速充电。即便你的手机支持快充，如果没有与之配套的充电头，插上电源后实际生效的充电协议很有可能会下落至USBBC1.2。在这种协议下，充电的最高功率是7.5W，虽然比大家所熟知的「五福一安」要快，依然难以满足当下人们的快充需求。但我们依然可以把这个功率当作快充的起跑线。中学物理知识告诉我们，功率等于电压乘电流。因此从这条起跑线开始，围绕着电压、电流这两大功率要素，各家手机厂商、芯片厂商开始就「如何让充电更快一点」这个问题进行探索。初期的实现方案由此可以分为两种路线：高电压、低电流方案以及低电压、高电流方案。由于MicroUSB接口电流的限制，早年前者目前更为普及，比如QC协议与联发科PE协议，就通过提高电压的方式——实现了更高的充电功率；而后者低电压、大电流的代表，正是那个时代深入人心的「充电五分钟，通话两小时」VOOC闪充。OPPO通过在线材部分增加MicroUSB接口接触针、采用特制充电器的办法实现了大电流快充。这两种方案有各自的缺点。前者高电压，就需要到手机端进行变压，使得电压能够下降到适合手机电池「食用」的范围。这个过程中的能量损耗会以热能形式散发出来，使得手机在快充过程中出现发热问题。关于发热，如果你看过这篇关于电池寿命的文章应该就会知道，高温不仅会影响你在充电时使用手机的手感，同时对锂电池寿命也会造成比较大的损耗。为了避免这个问题，早年的QC快充甚至引入了手机屏幕亮起时停止快充这个设计。低电压、大电流方案的主要缺点则是定制带来的高昂成本。从手机内部的相关元件、充电线再到充电器，全都需要根据实际情况进行定制和调校。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，比如USB-CtoUSB-C的线材想要承载超过3A电流必须得加装e-Mark芯片。结合传统快充方案的优劣，最理想的解决方案自然就变成了大电压、大电流，近期国内厂商先后公布的百瓦级快充很多也都是采用的这种方案。要实现大电压、大电流的快充，背后需要做不少的技术攻关：高电压方案在手机上执行电压的转换操作，效率低下发热严重。只能把这部分工作移交给更专业的充电器来做，变成某种「直充」模式；为了「消化」过高的电压，手机内部可能需要配备分压用的电荷泵，或是把两个电芯串联起来分散电压的双电芯电池；为了能够让手机电池承受更高的电流，需要采用更高C数的手机电池（C数越高，电池在充放时便能够更高的电流，比如6C电池、3C电池）；充电协议方面，毕竟是几个不同类型设备的协同工作，自然需要有一套标准化、认证后的充电协议支持。前三者硬件方面自然是交给厂商来做，消费者买就完事儿了；充电协议方面目前依然是混乱的旧况与统一的趋势并存。是时候重新介绍一下当前主流的公共/私有快充协议了。公共充电协议所谓公共协议更多指的是来自芯片厂商甚至是USB联盟的方案，可供多个手机厂商使用或是兼容。而私有协议则具有排他性，一般只能供某个手机厂商的产品使用。目前市面上的公共快充协议主要包含以下几种：USBPD：USB官方标准得益于市面上主流的智能设备对PD协议的兼容，USBPD也成为了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。这种真正意义上的「跨」体验，让我们在遇到临时出门的情况时，带上一个支持PD的61W电源即可解决手中大部分设备的快充需求。这「天下大同」般的普及性背后，少不了USB-IF这样的权组织和各家巨头支持。首先，USB-PD协议的全名为USBPowerDelivery，这个协议标准由USB-IF标准化组织更新并发布，包括Google、Apple、等厂商都是其会员机构，同时下设不同的标准认证委员会；同时USB-IF还会每年举办会议，为供应商支持PD协议的设备提供认证，保证其兼容性。所以USB-PD的发展更像是USB-IF各家吸取部分头部厂商的研发经验后，共同制定的通用性标准的过程。它也顺势成为了Apple和Google的唯一指定快充协议，后者甚至将其作为Android设备兼容性认证的强制要求之一。拓展阅读：必须兼容PD快充，Google为Android设下了这些新标准目前的USB-PD3.0规范最高支持100W的充电功率（比如MacBookPro16的充电功率就是96W），具体标准则分为了10W、1W、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，同时对旧版PD协议也有着不错的兼容性。你能见到的那种很典型的PD充电器虽然PD协议目前已经算是相当普及，但这并不代表它就是目前速度最快、转换损耗最低的充电协议。事实上，PD的研发进度以及制定的标准已经无法代表目前行业的最高水平，厂商在兼容PD协议的同时，依然可以在此基础上开发出相对——独立、但效率更高的充电方案这就诞生了下文将要提到的PPS。PPS可编程电源PPS是2017年USB-IF标准化组织在USBPD3.0标准中可编程电源（ProgrammablePowerSup）协议的缩写，作为一项额外的补充协议，PPS在快充方面带来了更多的新玩法。首先相比高压快充的前辈PD2.0、PD3.0（不带PPS），PPS支持我们上文提到的高效「直充」方式。支持PPS的前提是支持PD3.0，但支持PD3.0并不意味着支持PPS。本文中如若特别声明，PD3.0均指代不带PPS支持的PD3.0协议。另一方面则是有了USB-IF标准化组织的背书，以及会员的支持，越来越多的厂商开始将目光投向了PPS协议，让百瓦快充的近未来有了一丝统一的味道。那么，可编程电源（PPS）究竟想怎么改变快充？PPS标准的优势在于能够让充电器「听懂」手机的充电需求从而动态调整电压，每隔10秒与手机交换一次数据，在3~21V的电压范围之间，能够以0.02V为单位来进行精细调压。让充电器而非手机来精细调节电压，这样使得充电时的热源很大一部分将从手机转移到充电器，而且在精细调节电压方面，充电器能够做得更好、更精细（0.02V），提高效率减少能源浪费。PPS可以根据设备充电状态更智能地调控充电电压/电流看到这里，相你也能明白PPS的优势在哪了：通过更智能的调控电压/电流，减少了充电期间的转换损耗。因为PPS使充电更高效的同时还能有效解决充电发热问题，它自然也成为了目前主流快充技术的发展方向之一。三星Note10就通过PPS方案实现了的45W快充但PPS目前仍然属于发展初期，目前仅有三星、小米等少数手机厂商上市了支持PPS的手机，此外，不少计划采用PPS方案来实现百瓦级快充的智能手机都还尚未上市，目前市面上的笔电也大多都不支持PPS，所以现阶段推出的PPS快充电源都以兼容为主：在支持PPS的同时，也兼容QC/PD等其他公共/私有快充方案。比如OPPO近日推出的125W超级闪充，虽然PPS是主打方案，但仍然兼容了不少主流协议QC随着USB-C接口的普及，MicroUSB接口低电流的天花板也不复存在。因此QC协议作为自家的快充协议，在USB-IF开发者大会试图「转正」未果后，也逐渐开始过渡到了基于USB-PD标准的快充协议。近日发布的QC5协议基于PPS，实现了最高20V的电压输出、100W+的充电功率，同时解决以往快充所带来的发热严重问题。这种「改良标准」带来的好处在于，任何通用USB-PD、PPS协议的电源都可以为支持QC5协议的设备快速充电；同时也让的QC5支持多电芯串联这种新特性的同时，顺利向下兼容更多支持旧版QC协议的设备。关联阅读：看懂的一图流：QC5将这样改变你的快充体验在目前100W级快充已经有数家采用PPS或私有方案的厂商已经/即将商用的情况下，的优势在于能充分利用上游芯片供应商巨头的地位整合优势：毕竟在为各家手机厂商销售手机SoC时本身也是一项「自助式服务」，包括5G基带、运行频率都有不同选择，实际上是在提供一整套解决方案给手机厂商。这样一来，随着QC5协议跟着骁龙芯片一同普及，加上日后渐趋成熟的双电芯技术，未来许多中端手机都有资格享有40W到60W的快充，而所有打算购买搭载新骁龙芯片手机的消费者也都可能是QC5的「潜在用户」。从在QC5的文章介绍中能看出，骁龙65、骁龙65Plus移动均已支持QC5协议。这也与下半年手机厂商的年中产品线更新节奏暗合，小米硬件研发总经理张雷宣布将会推出支持QC5协议的设备，预计在今年第三季度我们就能看到支持QC5充电协议的手机新品扎堆上市。联发科PE联发科作为Soc供应商，其实也推出过自己的快充协议——PumpExpress，简称为PE。早期的PE协议为典型的高电压、低电流方案，从PE3/4开始逐渐变为低电压直充，同时PE其实也是最早推出低压直充方案的快充协议之一。由于联发科早期在、魅族等品牌机型中的广泛使用，我们也能在一些旗舰手机上看到PE协议快充技术的身影，魅族更是一直到16S都只支持基于PE协议改进而来的mCharge私有快充协议。不过总体而言，PE在千元机价位虽然仍有实际使用空间，目前使用这一快充协议的设备越来越少也是事实，不仅支持PE协议的第三方充电设备越来越少，就连联发科的天玑系列移动，都没有再将PE协议作为主打卖点。私有充电协议区别于公共协议，私有协议一般由厂商独立研发，给消费者体会到的最大差别就在于自家的充电器材连接自家设备时才能提供最大功率，而第三方的充电器材往往只能提供兼容性的快充或根本不支持快充。拿市面最常见的私有协议来说，OPPO系的VOOC、vivo家的FlashCharge、华为早期的高压快充FCP、后来的直充SCP，三星早期采用自家高压AFC……协议可以说，在追求更快充电速度的道路上，各家几乎都给到了用户自家设备足够的关爱。OPPO：VOOC系列快充从「充电五分钟，通话两小时」到「充电五分钟开黑两小时」，这一切都是VOOC快充给人的印象。提到开头的第一句广告语，相不少人脑中已经联想起这支当年OPPO投放到近乎家喻户晓的广告片。而第二句广告语，也在去年发布主打游戏的RenoAce时提出，主打65W超级闪充，希望能在游戏玩家圈子内吸引一波潜在用户。今年7月15日，OPPO更是推出了125W超级闪充方案，采用了上文提及的PPS方案（同时兼容VOOC系、PD、QC协议），虽然还没对外宣布发售时间，但我们已经隐隐看到这条路上一直领先的OPPO再一次走在了大多数人前面。如果不太熟悉OPPO系的手机，下方表格可以协助了解VOOC闪充技术的展历程：不同于高电压/低电流的方案，VOOC系一直采用的都是低电压、高电流的快充方案。因此VOOC的核心要点是在较低的电压下（5V或者更低）让电流从充电器端直接输入手机的电池中，免去了手机内部高低压转换（手机内置锂离子电池的电压一般为4.2~4.4V左右）的过程，从而提高效率、降低发热；此外VOOC往往还会配合实时监测温度的传感器，在安全性方面也更有优势。用过OPPO手机的用户应该知道，VOOC充电器一般充——电头很大、线很粗，结合上面的原理这其实并不难理解需要降压的同时还要承受更大的电流，充电头大小以及线的粗细应该是最直观的承载方式。与此同时，充电时手机几乎不会发烫，即使手机亮屏使用，充电功率也不会打折，这在早期给到消费者的体验绝对是首屈一指的，不仅能够实现快充，还能边充边用。另外，在VOOC协议发展的历程中，「电荷泵」也是一个反复出现的名词。电荷泵技术其实是一种DC-DC（直流到直流）转换器，利用电容作为储能单元进行电压变换，其转换效率可以从普通充电IC芯片的9%提升到9%左右，同时还可以使电压减半的同时电流倍增的功能，同时如此高效地转换后，转化为热能的部分就明显降低很多，甚至感觉到比1W的充电还「凉凉」。了解了电荷泵技术的基本作用后，我们理解OPPO的125W超级闪充就容易多了。充电器输出的20V6.25A功率经过三个并联的电荷泵降压转换成10V12.5A进入电池，每个电荷泵只需要转换20V2.1A大约42W左右的功率。除此以外，超高的电流输入也需要对电芯进行特殊化定制。由两块充放电倍率达6C的电池组成「多极耳双6C电芯」，每块电池内的每层电芯都有正负极，减少阻抗，支持高达12.5A的电流输入，减少高电压的发热。要说最让我惊艳的，还是发布会上释出的这个50W的超闪饼干充电器。体积小到就像一个鲜贝，引入氮化镓高频开关，使变压器单次储能需求变小，进而减小变压器体积。电池损耗也小，采用脉冲充电技术，相比于传统的充电方式，脉冲充电存在极短时的充电间隙，电池的极化反应就会减少。vivo：FlashChargevivo和iQOO采用的私有协议叫FlashCharge和SuperFlashCharge。手机中管理电池和充电器连接的，称之为充电IC，要想在快充上下功夫，简单点可以再接一个IC一起充。比如去年发布的44W的超级快充，vivo采用了双路电荷泵IC分离式设计，即采用了两颗电荷泵充电IC，使其达到A的电流峰值，保证每颗IC都工作在97%的最高工作效率，同时降低了充电时的发热。作为兄弟公司，vivo不仅不甘于落后，甚至稍快一步发布了的百瓦快充技术。从可以看出，vivo的FlashCharge120W同样也是采用的双电荷泵、双电芯设计，说得再简单点其实就是两块电池同同时充电，而这个ChargePump就是电荷泵，用来快速降压，输入到手机中时，因为串联分压的特点，此时分给电芯的已经是5V12A的电力了。华为：FCP&SCP不同于OPPO喜欢通过SuperVOOC大会提前展示快充方案的做法，华为自家的快充技术一般都随新旗舰一同发布。2015年，华为Mate发布时附带的充电器已经支持了1W（9V2A）快充，官方称之为QuickCharge技术，协议则是上面提到过的FCP（FastChargeProtocol）。FCP采用和同期QC2.0一致的高电压、低电流方案，但有意思的是，QuickCharge的充电器可以兼容支持其他QC2.0的设备，华为自家的设备却不能被QC2.0兼容。个中原因大抵涉及到专利授权，但还是让普通消费者一度感到「丈二摸不着头脑」。隔年，华为Mate9发布，随之一同进入大众视野的还有升级版的SuperCharge超级快充技术，支持22.5W（4.5V5A/5V4.5A）快充。这一次华为依然采用了自研的SCP协议（SuperChargeProtocol），但实际方案已由原先的高电压、低电流过渡到了与VOOC相同的低电压、高电流方案。另外，除了官方的充电头，升级版SuperCharge快充还得再配合一条5A的数据线。201年，华为Mate20Pro在伦敦发布，与此同时，超级快充技术也升级成二代，支持40W（10V4A——）快充说到这里可能有人会疑惑，10V4A还算是低电压、高电流方案吗？答案是肯定的，事实上，由于采用了电荷泵技术，这一代超级快充技术将10V/4A的电流转换为5V/A的电流输入手机，既降低了电压，又提升了电流，从而获得比较高的转化效率（最高可达9%），这样一来充电速度也就加快了。你也可以通过下面这张图简单了解下华为快充的历程：值得一提的是，2019年，华为还推出了20W的超级快充技术，这其实是第二代SCP（40W）超级快充的一个分支，保留了电荷泵技术，转换率高，而且发热低。可以理解成华为40W超级快充的低配版。目前想要使用华为40WSuperCharge超级快充需要使用原装的华为40WSuperCharge充电器以及5A数据线，同时该快充头向下兼容自家的22.5W（5V4.5A）超级快充和1W（9V2A）普通快充。不过与其它的私有快充协议相比，华为22.5WSCP超级快充与华为1WFCP快充均有第三方配件可供选择，这得益于充电协议的公开以及华为家DFH配件授权认证的功劳。如果你不纠结于超级快充，华为的Mate/P系列手机也支持PD协议，只不过快充速率略有下调。三星：AFC和大部分厂商一头猛扎进入私有协议快充不同，三星的快充之路相对曲折一点：早年三星的FastCharge技术早期采用的是自家高压协议AFC（AdaptiveFastCharge），但GalaxyNote4开始，三星快充充电器除了支持自家协议外，也同时兼容QC2.0；到了GalaxyS9，三星又默默取消了QC2.0兼容，仅支持自家快充协议。S9及更旧机型采用的EP-TA200充电器AFC协议的技术数据很难获得，但从它支持的技术参数不难推断，其可能是QC2.0的马甲协议。从祖传的EP-TA200手机充电器，到EP-TA300无限充电底座的充电器，三星将快充提到的最高一档为25W（12V/2.1A）。而将QC2.0协议分为A类和B类，ClassA标准的QC2.0协议支持5V、9V、12V三组电压，ClassB标准相较ClassA多支持了20V的电压输出。三星极有可能是采用了QC2.0的ClassA标准。早在搭载骁龙35的S机型上，三星在处理器可以支持QC4.0协议快充的基础上，出于维持充电速率和自家处理器持平的态度阉割了QC4.0快充。这也就不难理解，为什么三星在S9上取消了对QC2.0的兼容，又在S10上干脆一步到位采用了PPS快充协议。归根究底，QC2.0的速率有限制，如果采用自家AFC协议注定要一个人一条路走到底，抛开研发成本不说，出于安全考虑，三星也绝不会改变对于快充技术小步跟进的策略。强如三星更知道果断地采用公共协议的好处，与其投入人力财力研究充电技术，不如加些成本给旗舰机型用上最先进的技术。S105G采用的EP-TA002019年6月发布的S105G，支持SuperFastCharging，三星称之为超级快速充电。新的EP-TA00充电器兼容PD3.0，支持25W（9V/2.77A）PPS快充，且为Type-C接口输出。与此同时，三星屏蔽了自家的AFC协议，这意味着三星自从Note4开始的长达5年的1W（9V1.67A）充电协议（AFC）王朝的结束。而PPS协议也成了三星手机未来旗舰的快充标配方案。接下来的三星就亦步亦趋跟上了快充步伐，2019年月日，三星新一代手机旗舰note10及note10+在美国发布，当台上的主持人向大家展示三星note10支持25W快速充电，note10+支持45w超级快速充电时，台下的观众一片欢呼，至此，三星已经将PPS协议过渡成旗舰御用的超级快充协议。回过头来看，即使AFC协议理论能提供1W（9V2A）的峰值功率，三星也一度将其限制在比较保守的充电功率。XDA曾经对GalaxyS+同期手机的快充标准做过测试，三星保持着当时市场上所有快速充电旗舰机中最低的温度，这恰恰侧面印证了三星对于安全的重视程度。结合上文提到的PPS协议的核心特性：可根据设备电量对输出电压进行微调，以此达到更高的效率及更低的温升。三星迟迟不肯提高功率，到支持PPS快充协议，也是注重安全和保守策略下的一种必然。在兼容性方面，采用了PPS协议的一系列手机，也是三星首批使用Type-C接口充电器的手机。所以只需购买PD3.0，支持PPS协议的充电器即可实现快充和超级快充，充电线使用CtoC的线材即可。兼容是未来虽然各家快充协议不一且互不通用，但是我们依旧能够看到巨头在普及方面的努力：Google强制规定对USB-PD快充协议的兼容、率先在QC4兼容PD-PPS……协议这意味着现在设备的充电「起跑线」相比原先USBBC1.2的7.5W提高到了1W，对消费者来说已经是相当利好。同时在「百瓦直充竞赛」中，我们依旧能够看到一丝统一融合的趋势：PPS。以小米10Ultra为例，虽然使用的依旧是私有魔改的PPS协议（120W），但得益于对高功率PPS协议的兼容，第三方PPS充电器依旧可以触发其接近50W的快充功率。无论是生态规定还是同源相通，「兼容」这个关键词可能会一直出现在未来的快充世界里。而对于这个未来。我们能做的，或许是就是买买买：支持5A输出/20V输出的PPS充电器，以及最高支持5A的C2C充电线。',)