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全面解读高通QC2.0/3.0的前世今生

导读: 纵观整个市场,这四大标准以高通qc2.0、3.0发展最为迅猛,已经形成自己的生态链,涵盖了手机、充电器、充电宝、车充,以及无人机领域,周边产品多达上百款,相比其他3大快充产品总和还多。

  OFweek电子工程网讯 时下快充这个话题持续升温,从百度指数检索反馈出来的数据显示,这个词汇1年不到关注度已经超越了移动电源等老牌产品,跻身上升最快的热词。就目前而言,快充包含了众多标准,除了充电五分钟通话两小时的oppo vooc闪充,还有以高通为代表的qc2.0、qc3.0,mtk为代表的mtk pe2.0、pe3.0,usb pd协会的pd2.0、pd3.0等。纵观整个市场,这四大标准以高通qc2.0、3.0发展最为迅猛,已经形成自己的生态链,涵盖了手机、充电器、充电宝、车充,以及无人机领域,周边产品多达上百款,相比其他3大快充产品总和还多。下面就以高通快充为例,给喜欢快充的小伙伴带来高通qc2.0/3.0的前世今生介绍。

  前世

  “充电5分钟,装逼2小时。“这句话实际上暗示我们,手机对快充技术的渴求源于手机使用模式的改变。功能机时代的手机只有通话和短信功能,屏幕、处理器也比智能机省电的多,使用频率和消耗功率和智能机不可同日而语。从当年的2.5Wh能量到今日的15Wh能量,手机电池能量在短短十年足足飙升了6倍,手机的使用时间却从3天降低到了1天。加上苹果带领的一波不可换电池的风气,于是座充万能充和备用电池这种外部充电方案自然和我们说了再见。手机15Wh的能量全部依靠一个小小的充电/数据接口输入手机。这段短短的电路成了真正的充电瓶颈。

  跟大多数的行业标准演进的过程一样,手机充电回路的结构从带线的充电器转变为USB充电头,经历了很长的一段时间。而手机端接口从各厂商百花齐放到miniusb在智能机上初露锋芒,又是一段不短的时间过去了。然而随着手机轻薄化和智能化,miniusb却以比当初更快的速度被microusb所取代。2008年htc跟google发布了第一款android智能手机g1,随后g2、g3、g4等等接二连三上市,前几款笔者还清晰的记得均为miniusb接口,到了gx后初次看到microusb接口,随后这一接口基本统治了android智能机。在手机电池无法拿出充电,而边冲边玩对手机体验的负面影响甚大,对手机安全性也有潜在的负面影响的情况下原本对于手机不是那么紧要的一个参数,这里姑且戏称之为”充电/装逼时间比“,开始成为影响用户使用体验的一个重要因素,这推动了新一代快充技术的诞生。

  今生

  1、应运而生

  在快充技术发展的初期,充电速度提高的瓶颈主要是microusb接口本身所能承载的电流上限问题。

  全面解读高通QC2.0/3.0的前世今生

  图1.MicroUSB结构图

  上图是一个microusb 接口的机械图。可以看到microusb的针脚十分细小。这使得线与接口的接触电阻比大口USB大。因此通过充电电流时产生的热量更多。与此同时,可供散热的面积却比USB-A接口小得多。USB-IF规定的USB-DCP(USB专用充电接口)协议,USB专用充电器提供的充电电流上限是1.5A。然而手机电池容量的快速发展使这个协议很快就过时了。5V1.5A充电电流已经越来越不够用了。

  高通虽然是处理器与基带芯片方面的翘楚,但是电源管理这块,并不是他们的强项。弥补自身短板,通常有两种方式,投入研发或者是扩张收购。高通选择了收购,对象正是加州的smb公司,不造的小伙伴可以度娘“高通收购xxx”,这在2012年算是行业的重磅新闻,不亚于今天xxx收购飞兆一样。随后,在2013年初,高通就推出Quick Charge 1.0。在5V的充电电压下,将手机充电电流提升到2A,这已经接近了Microusb口安全使用的极限了。充电电流从5V1A提升到到5V2A,手机的充电方案的改变,主要是机内降压电路的变化。从原本的线性降压充电为主,逐步转变为开关降压充电。而外部充电头并没有本质的变化,只是单纯的功率提升,以及引入较高的线损补偿,以便提高充电电流。

  2、高压充电,业界春风

  高通并不是usb if协会核心成员,不能左右usb接口形态,更不会参与标准的制定。在QC1.0中实现的5V2A充电电流,事实上已经接近了microusb的物理极限。即使做了很多的优化,microusb接口因长期使用后接触松动,在充电电流的作用下microusb接口烧坏甚至导致充电中手机起火的案例也偶有发生。要在不改变接口的情况下进一步提高充电速度,就需要引入更高的充电电压(HVDCP)。高通为usb接口设计了一套通过改变USB接口的d+、d-两脚电压,实现充电头手机相互识别的握手协议。在手机通过握手协议申请更高电压后,充电器就输出手机申请的电压。

  全面解读高通QC2.0/3.0的前世今生

  图2.USB QC2.0 9V充电

  全面解读高通QC2.0/3.0的前世今生

  图3.USB QC2.0 12V充电

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责任编辑:Trista
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