手机快充协议介绍
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目前市面上的手机充电器五花八门,手机厂商发布的手机支持多种快充协议,这些协议有公有的,有私有的,什么PD、SCP/FCP、VOOC等等,消费者想买一款适合自己的手机使用的充电器并不是那么容易。
本文的目的就是要解决这个问题,如果你要买手机充电器,这篇文章绝对值得你点赞、收藏,可以这么说,这篇文章推荐的所有的充电器,你闭着眼睛买都不会有错。
老规矩,先介绍一下充电器的相关知识。
是否支持足够多的快充协议是一款充电头最重要的配置之一,因为手机和充电器必须同时支持某种协议才能开启快充。
假设用支持PD100W快充的充电器给华为手机充电是无法开启超级快充的。
之前写过一篇《充电宝如何选?充电宝选购攻略(2022年1月)》的文章,在这篇文章中,我详细解答了什么是公有协议,什么是私有协议,什么是PD快充、什么是SCP快充等等,解释的很全面,所以这里我就偷个懒,直接复制过来。
即USB Power Delivery Specification,这是1995年在美国成立的USB-Implementers Forum(简称USB-IF)标准化组织推出的一个快充标准,该组织成员众多,截止到2020年12月,其成员已经超过了12000家,包括我们熟知的苹果、惠普、英特尔、意法半导体、德州仪器等公司都是这个组织的成员。
所以,你应该知道为什么苹果手机平板等设备都支持PD快充的原因了吧?
由于PD快充既有高压低电流模式,又有低压高电流模式,应用十分广泛。
2012年7月发布,发布的时间这么早,很多人一定会以为PD1.0的充电功率肯定很低,如果你这样想就错了,当时PD1.0协议就宣称最高充电功率可达100w,但是由于当时的技术还并不成熟,USB-IF组织所描绘的美好的前景并没有实现,仅仅2年时间,就发展到了PD2.0版本。
2013年1月7日,USB-IF组织在CES上宣布,Type-C接口将于2014年上市,2014年8月,PD2.0正式发布,PD2.0标准通过Type-C接口实现了电流双向传输和最大100w的充电功率,具体充电规格为:5V3A、9V3A、15V3A、20V2.25A、20V3A、20V5A。
2015年11月发布,这个版本的快充协议跟2.0版本相比,在充电规格上没有变化,主要的升级主要有以下几点:
1、增加对设备内置电池特性更为详细的描述功能
2、增加通过PD通信进行设备软硬件版本识别和软件更新的功能
3、增加数字证书以及数字签名功能
2017年2月,USB-IF协会又给PD3.0打了一个补丁:增加了PPS功能。PPS即Programmable Power Supply的缩写,翻译为可编程电源,PPS的优势在于能够每隔10秒跟手机进行通信一次,在可调节的电压范围之内,可以以0.02v的精度进行电压调节,充电时效率更高,发热量更少。
这里需要指出,支持PD3.0快充协议并不一定支持PPS,支持PPS就一定支持PD3.0。
2021年5月25日发布,该版本的快充协议最高支持240w快充,跟PD3.0版本相比,增加了28v、36v和48v三个固定电压档位,增加了三种可调节电压档位。由于最大240w的快充功率远超过普通USB线缆的承载能力,所以,PD3.1快充协议把快充标准分为标准功率范围(SPR)和扩展功率范围(EPR)两种标准。SPR最高充电功率仍然为100w,EPR最高充电功率为240w。EPR可为高性能游戏本、手持式电站、移动工作站等设备进行充电。
备注:从PD2.0版本开始,完全放弃了USB-A口,必须使用C口。
QC即Quick Charge的缩写,这是高通推出的一个快充协议,之所以将QC快充协议放在公有快充协议中,是因为QC快充协议兼容PD快充协议,目前,QC快充已经演进到5.0版本。
充电电压5v,电流2A,也就是说最大充电功率为10w。
QC1.0只有一个电压档位,到了2.0版本,高通将充电档位增加了9v/12v/20v三个电压档位,再加上原来的5v电压,一共有4个电压档位:5v/9v/12v/20v,最大电流是3A。
QC2.0快充协议分Class A和Class B两个标准,Class A标准包含5v/9v/12v三个电压档位,Class B标准包含5v/9v/12v/20v这4个档位,也就是说ClassB标准最大充电功率为60w。
但是,QC2.0快充协议本质上是一种高电压低电流的快充方案,这种方案最大的缺点就是快充时发热量巨大,所以,采用Class B标准的充电宝和充电器很少,目前市面上的支持QC2.0的充电宝和充电器都是采用的Class A标准。
QC1.0和2.0的充电接口都是Micro USB接口。
可以看做是QC2.0的升级版,在电压方面变化不是很大,最大的区别就是QC3.0支持以200mv为变量进行调整,电压输出范围为3.6v-20v,并且使用了一种叫做INOV的算法,这种算法能够精确的确定充电功率,同时,将充电接口升级为C口。
QC3.0也是采用了Class A和B两种标准,A标准的电压档位为3.6-12v,B标准是可以从3.6-20v,国内的充电器和充电宝通常都支持QC3.0,但是都执行的A标准。
备注:为了叙述方便,下文中将Type-C口简称为C口,USB-A简称为A口,Micro USB简称为M口,Lightning简称为L口
2016年11月发布,跟3.0版本相比兼容了PD快充协议,兼容PD快充协议是在谷歌的大力推动下实现的,谷歌的意图是统一快充市场,但是现在来看还是遥遥无期。由于高电压会导致充电时发热严重,严重影响充电效率,所以,高通在这个版本的快充协议中去掉了12v档位电压,最大功率为28w,并且将QC3.0的200mv的可调节电压升级为20mv,功率调节更加精准,充电效率更高。此外,QC4.0兼容USB PD 3.0 PPS。
2017年发布,跟QC4.0最主要的区别是增加了对QC2.0和QC3.0的支持。
FCP协议是华为早期推出的一种快充协议,类似于QC2.0,是一种高电压低电流快充协议,大多数的华为和荣耀手机都支持这种快充协议,最早在华为mate8手机上搭载。大家可以看一下手里的充电器,所有华为的充电器上标有“9v2a”的充电器都是支持的这种协议。
SCP协议,即 Super Charge Protocol的缩写,直译为“超级快充协议”,有两个档位4.5v5a或者5v4.5a,最大充电功率22.5w,最早在mate9上搭载,后来,华为改进了快充技术,将SCP协议最大快充功率提升到40w,最早在mate20Pro上使用,现在,华为的SCP协议最高充电功率已经达到了100w,目前唯一支持SCP100w快充的手机就是Nova9 Pro。
SCP的电压电流档位为4.5v5a、5v4.5a、10v2.25a、10v4a、11v6a、20v5a。
要想开启华为FCP/SCP快充,以前只有使用华为自己的充电宝或者充电头,现在,有的厂商已经获得了华为的授权,可以开启SCP 40w超级快充,这个后面会细说。
使用支持SCP快充协议的充电器或者充电宝给华为手机充电时,当手机屏幕显示带小数点后两位的电量百分比时即开启了华为SCP超级快充。
目前小米的Mi Turbo Charge最高充电功率已经达到了120w。
我在前文中说,PD快充协议从2.0版本开始、QC快充协议从3.0版本开始就完全抛弃了USB-A口,要想实现PD快充和QC快充,就必须要使用C口,但是有的企业就偏偏不信这个邪:你不是不让用A口吗?我就是要用A口!谁要是不让我用A口我跟谁急!
这是哪个企业呢?
华为:正是在下!
OPPO:在下不才!
vivo:小生甘愿认领…
小米:你们都起开!
我带大家看看小米的充电器和充电线到底有什么玄机。
先看充电线,请看下图,蓝色的为普通充电线,橙色的为小米的充电线,看出有什么不一样来了吗?小米的充电线弹片要比普通的充电线弹片宽一些,这样就能通过更大的电流。
再看充电器,大家仔细观察小米的这个33w充电器,跟普通的A口相比多了一个触点,这个触点的作用就是欺骗手机端从而能够触发PD快充协议。
普通快充头A口没有这个触点
触发小米Mi Turbo Charge快充时,手机屏幕会显示带小数点后两位的电量百分比数字。
2014年3月发布的find7首次搭载该技术,在当时,5v2a10w的充电功率就已经被称为快充了,而find7上搭载的VOOC闪充功率为5v4a20w,当时有一句非常有名的广告语:充电5分钟,通话2小时,这就是对VOOC充电速度的绝佳描述,VOOC闪充分为普通VOOC闪充和Super VOOC闪充,如今Supper VOOC闪充的最高充电功率达到了65w。
采用双路电芯,电荷泵充电技术,充电效率高,跟OPPO的VOOC一样,目前已经进化到了Supper FlashCharge,最高充电功率120w。
此外还有三星AFC、联发科PE、BC快充协议等等,限于篇幅,这里就不做介绍了。