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USB Type-C PD與QC解析

發布時間:2017-09-21 20:27:04

近兩年,智能手機技術發展陷入停滯,快速充電似乎成為了行業的一塊遮羞布。一時間群雄并起,高通,oppo,mtk,華為都相繼推出了自己的快速充電技術,各自揮旗吶喊,不亦樂乎。而今年,Type-C接口及USB PD通信協議,又為這場混戰提供了一個新的戰場,于是讓很多業者看著頭暈,怎一個亂字了得。
   在對這些協議進行抽絲剝繭之前,我們先來回歸到充電本身。目前來說,充電技術考慮的問題主要有以下三個方面:

  第一、 電池的接受能力。

  第二、 適配器的功率提供能力。

  第三、 手機的充電管理及散熱能力。

  第一點,充電這個事情,說的通俗一點,就是喂飽電池。那首先得考慮一下電池的感受。以目前市面上比較流行的iphonex plus,華為P9,樂2,小米note為例,電池容量都不超過3000mAH。按照4.35V作為最高電壓,1.5C充電來看,最大可能接受的充電功率約為20W,當然,這是極限情況。除了功率接收能力,還要涉及到電流接受能力。在1.5C充電時,3000mAH的電池充電電流將達到4.5A,因此,電池觸點和電芯內部的電流傳輸結構都要進行必要的優化。

  第二點,在不考慮接口承受能力的情況下,20W功率對適配器來說是輕而易舉。但是傳統的Micro USB接口,在標準規范里面最大電流承載能力是2A,最高電壓是5.25V。僅僅有10.5W,無法達到20W的要求。怎么解決這個問題呢?顯然有兩種解決方案,增大電流,或者提升電壓。如果不改動物理接口,增大電流是不可能的選項,所以,提升電壓,是Micro USB時代的唯一選項,這就是高通QC快速充電方法的由來。所以,我們可以看到,1.5A是QC標準比較推薦的電流,因為2A是Micro USB的極限,業界的普遍共識是,不要把器件用到極限值,而是要預留余量。 在這方面,OPPO與高通走了相反的道路,他們給Micro USB在物理上打了補丁,增加了額外的接觸針,專門用來傳輸大電流。最大充電電流達到了4.5A,但是電壓維持在5V不變。同樣達到了超過20W的功率傳輸。而Type-C接口的出現,讓這個問題不再存在,因為TYPE-C口最高支持5A輸入電流,完全能夠滿足現有手機電池的快速充電需求。

  第三點,手機的充電管理及散熱能力。充電管理,必然涉及到電壓變換,恒流控制等環節,帶來充電效率的下降和散熱問題。因此,理論上最佳的充電設計方案是,手機內部不做充電管理,完全交給外部適配器去控制。在這一點上,QC是比較吃虧的,因為高電壓低電流輸入,必然導致手機內部要進行能量轉換,變為低電壓和大電流。這會帶來手機散熱上的大問題。所以,從技術的角度來看,QC的歷史局限性,已經凸顯。更為嚴重的問題是,TYPE-C接口和USB PD中都嚴禁采用除USB PD以外的方式來調整充電電壓。高通為此做出了很大的努力去說服USB-IF組織,試圖在TYPE-C接口中,讓QC和PD同時存在。但是,很可惜,被無情的拒絕了,最新的TYPE-C 1.2和USB PD3.0維持了關于這一特性的描述。因此,QC不論在技術上還是在理論上,都將面臨著被淘汰的危險。當然,高通自身是很清楚這一趨勢的。因此,已經在最新的處理器內核中,集成了USB PD的協商功能。

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