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USB Type-C PD与QC解析

发布时间:2017-09-21 20:27:04

近两年,智能手机技术发展陷入停?#20572;?#24555;速充电似乎成为了行业的一块遮羞布。一时间群雄并起,高通,oppo,mtk,华为都相继推出了自己的快速充电技术,各自挥旗呐喊,不亦乐乎。而今年,Type-C接口及USB PD通?#21028;?#35758;,又为这场混战提供了一个新的战场,于是让很多业者看着头晕,怎一个乱字了得。
   在对这些协议进行抽丝剥茧之前,我们先来回归到充电本身。目前来说,充电技术考虑的问题主要有以下三个方面:

  第一、 电池的接受能力。

  第二、 适配器的功率提供能力。

  第三、 手机的充电管理及散热能力。

  第一点,充电这个事情,说的通俗一点,就是喂饱电池。那首先得考虑一下电池的感受。以目前市面上比较流行的iphonex plus,华为P9,乐2,小米note为例,电池容量都不超过3000mAH。按照4.35V作为最高电压,1.5C充电来看,最大可能接受的充电功率约为20W,当然,这是极限情况。除了功?#24335;?#25910;能力,还要涉及到电流接受能力。在1.5C充电?#20445;?000mAH的电池充电电流将达到4.5A,因此,电池触点和电芯内部的电流传输结构?#23478;?#36827;行必要的优化。

  第二点,在不考虑接口承受能力的情况下,20W功率对适配器来说是轻而易举。但是传?#36710;腗icro USB接口,在标准规范里面最大电流?#24615;?#33021;力是2A,最高电压是5.25V。仅仅有10.5W,无法达到20W的要求。怎么解决这?#37995;?#39064;呢?显然有两种解决方案,增大电流,或者提升电压。如果不改动物理接口,增大电流是不可能的选项,所以,提升电压,是Micro USB时代的唯一选项,这就是高通QC快速充电方法的由来。所以,我们可以看到,1.5A是QC标准比较推荐的电流,因为2A是Micro USB的极限,业界的普遍共识是,不要把器件用到极限值,而是要预留余量。 在这方面,OPPO与高通走了相反的道路,他们给Micro USB在物理上打了补丁,增加了额外的接触针,专门用来传输大电流。最大充电电流达到了4.5A,但是电压维持在5V不变。同样达到了超过20W的功率传输。而Type-C接口的出现,让这?#37995;?#39064;不再存在,因为TYPE-C口最高支持5A输入电流,完全能够满足现有手机电池的快速充电需求。

  第三点,手机的充电管理及散热能力。充电管理,必然涉及到电压变换,恒流控制等?#26041;冢?#24102;来充电效率的下降和散热问题。因此,理论上最佳的充电设计方案是,手机内部不做充电管理,完全交给外部适配器去控制。在这一点上,QC是比较吃亏的,因为高电压低电流输入,必然导致手机内部要进行能量转换,变为低电压和大电流。这会带来手机散热上的大问题。所以,从技术的角度来看,QC的历史局限性,已经凸显。更为?#29616;?#30340;问题是,TYPE-C接口和USB PD中都严禁采用除USB PD以外的方式来调整充电电压。高通为?#20439;?#20986;了很大的努力去说服USB-IF组织,试图在TYPE-C接口中,让QC和PD同时存在。但是,很?#19978;В?#34987;无情的拒绝了,最新的TYPE-C 1.2和USB PD3.0维持了关于这一特性的描述。因此,QC不论在技术上还是在理论上,都将面临着被淘汰的危险。当然,高通自身是很清楚这一趋势的。因此,已经在最新的处理器内核中,集成了USB PD的协商功能。

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