从PD与QC协议的发展,带你理解PD3.1「万物皆可快充」是何物
QC代表什么?QC与PD两者之间有什么关系?PS3.1又究竟带来了什么?
自从介绍完倍思新品发布的GaN5Pro氮化镓数字电源快充充电器160W,不少对于产品有疑问的小伙伴就给我发来了这三连问。事实上不论是PD还是QC,在智能手机快充普及之后都潜移默化的存在了我们日常生活之中。
尤其是手机快充,以氮化镓充电器为主流的充电时代,购买充电器的时候你总会看到这么一句话,支持PD以及QC快充。不过就像这些小伙伴一样,只知其然而不知其所以然,写的很清楚但就是不明白其代表什么。如此,那今天我们就围绕这三个问题好好说道说道。
QC与PD:充电协议领域内的强强联合
这里为了让大家明白QC到底是个啥,就再插一小嘴。QC和PD本质而言就是一种充电协议。手机充电少不了的一个是电源管理芯片(IC芯片),用户使用充电器为手机充电,控制手机充电的芯片就是“IC芯片”;一个就是在芯片中进行动态调整手机充电的电流、电压的协议,也就是我们所说的QC、PD协议。
说PD之前,先来说说QC,毕竟这老大哥出现时间更早。高通作为手机芯片领域内的翘楚,虽然近两年出的芯片总是被称作火龙,但性能也是实实在在的强。除了想让用户能够有更强大的性能,也想让用户有一个更快的充电效率,于是便将传统的5V/1A提升到了5V/2A,速度提升了一倍,也就正式开启了QC(Quick Charge)1.0。
有了这个突破口,用户能够充的更快了,也就想要更快,而随着USB技术的升级,快充也能够继续往上提升。QC2.0阶段,受限于MicroUSB接口最高支持2A的电流,高通在快冲方案上面选择了高电压,低电流的方式。QC2.0打破了以往常规的5V的标准输出电压,将电压提升到了最高可支持20V的水平。
不过手机厂商经过各方面考量,使用的多是9V、12V的高压方案,搭配上2A的电流,有了18W或者24W的充电功率。
这种方案的优势对于用户来说比较简单,常规的数据线再加上固定的高压充电头就可以使用。但问题也十分明显,由于12V的高压无法直接作用于给手机直接充电,需要解压到手机能支持的4.2V,这其中就会造成手机发热,一部分的能量就在其中损耗,充电效率也只能保持80%的水准。
这时候又不得不提一下USB-IF协会了,没错,就是我之前介绍的USB接口的那个 ,取名贼绕的那个。除了鼓捣USB协议,它们还针对快充推出了USB Power Delivery,也就是我们常说的PD协议。
而限制手机进行更大功率输入的一个要点,就是USB接口。2013年USB-IF发布了具有革命性意义的TYPE-C 1.0接口标准和USB-PD 2.0 标准。高通的 QC 2.0 版本也是在同年发布的。
相比之下,TYPE-C 1.0接口标准在PD协议之下有了超次元的升级,不但具有传统的电能、数据传输能力,还具备了音视频传输能力。而且,不论是电能、数据、还是音视频传输速度,都比传统的传输线要更为出色。与 Micro-USB 相比,USB-C(USB Type-C)接口最大支持 20V 5A 的电力传输,天然更适合快充。
事情发展到这个时候,高通显然就没法坐得住了,赶紧让自己跨入了QC3.0时代。此次的改变在于将电压的变动范围更细化,下探至3.6V最高电压20V,并且向下兼容QC2.0。由于全面使用了Type-c接口取代原来的MicroUSB接口,最大电流也提升到了3A。
一旁的USB-IF看着高通这么积极,自己也不能落于下风,也麻溜的给自己升级到了PD3.0版本。这个时候快充的技术已经趋于成熟了,也就造成了国内国外各大手机厂商的快充标准百花齐放,如后续的高通 QC 4.0/3.0、联发科 PE3.0/2.0、华为 Super charge、摩托罗拉 Turbo charge、OPPO VOOC 闪充、一加 DASH闪充、魅族 mCharge 等等。整个就一个群雄争霸的局面。
这种情况在现在提倡环保的时代,每家都用自己的充电头就显得太不尊重了。这种局面下,作为安卓手机系统的老爹谷歌给高通发话了,你要用我的系统,就必须支持PD快充协议。这一声大喊,从此也就开启了充电协议的大一统。
2017年2月,USB-IF组织发布了USB-PD 3.0标准的重要更新,即在USB-PD 3.0标准的基础上增加了可编程电源PPS(Programmable Power Supply)。这套标准的出现,可谓是最终形成了融合。
PPS让USB接口的输出电压范围,从5V扩展到3.0V~21V,原本高压小电流和低压大电流两大派系从此在PPS的怀抱下能够雨露均沾,最简单的例子就是可以给几乎所有移动设备进行快充,比如笔电、switch等;
同时还可调整电压幅度为20mV,可以实现低压大电流直充;PPS有脉动机制,保证充电过程的安全性,由于有些手机采用大电流充电,安全性便需要更加注意,为了有足够的保障便规定最少每10S,负载和适配器之间要保持一次脉动沟通,避免充电过程失控。
说到这,我想小伙伴应该也能明白QC是什么了吧。对于二者关系来说,PD作为USB-IF组织掌心宝,又掌握着USB接口协议,再加上谷歌要求,可以说几乎所有以TYPE-C为接口的国产手机快充协议都得支持PD快充。PD3.0与QC4+的组合一段时间也成为了快充的标配,而后期的QC5也是紧随着PD3.0进入了100W的快充时代。
那么最后这个最新的PD3.1又是个什么稀奇物呢?首先PD3.1有什么明显的变化?
功率上有了分别,标准功率范围(简称SPR)和扩展功率范围(简称EPR)两个范围。其中标准功率范围就是目前市面上主流的USB PD3.0 PPS快充标准,最大充电功率依然为100W不变;而新增的28V、36V、48V三个电压则属于拓展功率范围,三个电压对应的最大输出电流均为5A,输出功率最大可以达到240W。
是不是觉得有点吓人,感觉虽然PD3.1的标准带来了这么大幅度的充电提升,但是好像现在并没有实际作用。但事实上,OPPO在就在MWC2022大会上发布了自己的240W快充技术,最高可支持24V/10A充电,号称9分钟左右即可将等效4500mAh电池能量充满。
而对于PD3.1来说,最大的意义不仅仅是充电速度大幅度提升,更重要的就是来源于「万物皆可快充」的理念。新增的28V、36V、48V电压,分别对应的是6节电池、8节电池和10节电池的应用。使得USB PD快充标准拓展了众多全新的应用领域,包括电脑、服务器、电机驱动和通信电源等。
难以想象?那不妨大胆点畅想。在未来PD3.1的标准下,未来会在更多消费类的电源领域有着巨大提升。比如我们所常见的电动车充电器、安防领域POE供电、OT物联网设备等领域,这些往往都是有着巨大的充电器,除了体积大还有充电慢,降低生活效率。
而正好这些设备在生活之中又占据了极大的比例,PD3.1标准的出现,将推动电动工具从传统线性充电向USB PD快充的迭代,并可简化充电电路设计,降低总体成本并改善快充体验。试想一下,当电动车以往要等四五个小时的充电时间一下缩短至一小时左右,在使用率上无疑会增加不少。即便在路上忘记充电,找个地方稍等一会,直接和漫长的充电说再见。
所以别看PD3.1在目前来说应用不多,但这绝对是未来的一个趋势。如同开头所说的倍思GaN5Pro氮化镓数字电源快充充电器160W,也正是对于不同设备万物可快充理念的实践。不仅如此,苹果也早在去年发布了PD3.1的140W氮化镓充电器,这也足以证明PD3.1的趋势不可阻挡。
未来PD3.1也会在传统的手机和笔记本电脑供电,扩充到便携式设备、物联网设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等领域,让PD将成为真正大一统的供电标准,真正实现「万物皆可快充」的大时代。
从端口的统一再到协议的兼容,随着越来越多诸如笔记本、显示器、家用电器设备支持PD快充,我们的生活效率也将变得越发的高效。快节奏生活不仅仅是对应到一种理念,更将是一种快充潮流。 返回搜狐,查看更多
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