手机快充协议

高通:QC2.0、QC3.0、QC3.5、QC4.0、QC5.0、

FCP、SCP、AFC、SFCP、 MTKPE1.1/PE2.0/PE3.0、TYPEC、PD2.0、PD3.0/3.1、VOOC

支持 PD3.0/PD2.0

支持 QC3.0/QC2.0

支持 AFC

支持 FCP

支持 PE2.0/PE1.1 联发科的PE(Pump Express)/PE+

支持 SFCP

在PPS(Programmable Power Supply)出来之前,已经有PD1.0 PD2.0 PD3.0,发展了数年,是USB-IF推出的标准,各个厂家多少会兼容这些标准;

但是在2015年的时候,大屏幕的终端开始流行,大容量的电池也开始成为标配,各个厂家都开始发展自己的快充技术,主要两大流派,高压小电流(9V2A)和低压大电流(5V3A);因为电压越高,发热越多,因此低压大电流有个更好的温度表现;这个时候有高通的QC系列(2.0/3.0/4.0/4.0+)、华为的super charger(FCP/SCP,有先后发展顺序)、MTK的PE(2.0, 3.0)、摩托罗拉 Turbo charge、OPPO VOOC等等,不统一,怎么办? 于是在2017年春节的时候,PD3.0推出了补丁版,即增加了PPS,兼容各个厂家的协议;

因此可以说支持PPS,就是支持华为、三星、OPPO;

这里要注意,以上只是充电协议,而PD不只是充电,PD是power delivery,PD还包含在USB协议中,USB关注的更广泛了,最关注的则是数据传输的速率;

PPS(Programmable Power Supply)可编程电源,属于USB PD3.0中支持的一种Power Supply类型,是一种使用USB PD协议输出的可以实现电压电流调节的电源。PPS规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式。另外,PPS规范将电压调幅度降低到为20mV一档,是QC3.0标准的十分之一,电压调节更为精准。

高通的QC2.0/QC3.0和联发科的PE快充方案技术原理是一样的,都是通过增大充电电压来提高充电功率

现行快充技术主要分为两大阵营:低压快充和高压快充。

低压快充以OPPO的VOOC闪充为代表,通过增大充电电流的方式来提高充电功率。

优点:发热量小、能量转换效率高

缺点:硬件需要定制,成本高,兼容性差

高压快充以高通QC2.0为代表,其他厂家技术原理和高通一样都是基于BC1.2,通过增大充电电压来提高充电功率。

优点:兼容性好、继承性好、稳定

缺点:发热量大,能量转换效率低

 目前高通的快充方案占领大部分市场,但是随着USB-IF组织推出PD协议(Power Delivery 功率传输协议),有望统一快充市场。PD充电协议最大功率可支持100W,能满足手机甚至笔记本的充电需求,PD支持双向电能传输和组网供电策略,最新的QC4.0已经支持PD快充协议

ST solution:

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/group1/38/94/1d/41/0e/ba/49/21/DM00536349/files/DM00536349.pdf/jcr:content/translations/en.DM00536349.pdf

Ti introduction

https://training.ti.com/introduction-usb-type-c-and-power-delivery

 PD2.0和3.0的差异对比

主从端电源协商协议

  1. Source插入发现设备
  2. Cable Plug返回信息,建立连接给ACK.SOP’’(此时连接已经建立)
  3. source capabilities 通过Rp,提供 供电能力信息,sink request 描述需要的电
  4. 接受(accept)则PS_ready 开始供电

 

USB充电规范——BC1.2 中文详解

快充协议(QC/PD/PE)及标准

Type-c设计,PD相关软硬件实现详解

Spec. 

https://www.usb.org/usb-charger-pd

bitarray

https://github.com/noporpoise/BitArray

NTC 保护

https://github.com/Egoruch/NTC-STM32-HAL

PD

https://www.chromium.org/chromium-os/twinkie/

https://github.com/ReclaimerLabs/USB_PD

https://github.com/rikka0w0/STM32_PD

https://github.com/dojoe/Twonkie

 https://github.com/ryan-ma/PD_Micro --ansem

https://github.com/usb-c/STUSB4500

https://github.com/Jana-Marie/USB-PD-Firmware

--------------------

a voltage output of charge https://github.com/GyverLibs/QuickCharge

https://www.qualcomm.com/products/features/quick-charge

TechnologyVoltageMaximumNew featuresRelease dateNotes
CurrentPower[a]
Quick Charge 1.0Up to 6.3 V[12]2 A10 W
  • AICL (Automatic Input Current Limit)
  • APSD (Automatic Power Source Detection)
2013Snapdragon 215, 600[13][14]
Quick Charge 2.0
  • Class A: 5 V, 9 V, 12 V
  • Class B: 5 V, 9 V, 12 V, 20 V[15]
1.67 A, 2 A, or 3 A18 W (9 V × 2 A)[16][b]
  • HVDCP (High Voltage Dedicated Charging Port)
  • Dual Charge (optional)
2014[c]Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 653, 800, 801, 805, 808, 810[18]
Quick Charge 3.03.6–22 V[19] in 0.2 V increments.[15]2.6 A, or 4.6 A[19]36 W (12 V × 3 A)
  • HVDCP+
  • Dual Charge+ (optional)
  • INOV 1.0 & 2.0
  • Battery Saver Technologies
2016Snapdragon 427, 429, 430, 435, 439, 450, 460, 617, 620, 625, 626, 632, 650, 652, 653, 662, 665, 820, 821[18]
Quick Charge 3+scalable voltage with 20mV steps from Quick Charge 4backward compatible with previous-generation Quick Charge devices

Integrated cable power capability/identification various safety mechanisms

2020Snapdragon 765, 765G[20]
Quick Charge 4
  • 3.6–20 V in 20 mV increments via QC
  • 5 V, 9 V via USB PD[21]
  • 3–21 V in 20 mV increments[22] via USB PD 3.0 PPS (Programmable Power Supply)
  • 2.6 A, or 4.6 A via QC
  • 3 A via USB PD
  • 100 W (20 V × 5 A) via QC[16]
  • 27 W via USB PD
  • HVDCP++
  • Dual Charge++ (optional)
  • INOV 3.0
  • Battery Saver Technologies 2
  • USB PD compatible
2017Snapdragon 630, 636, 660, 710,[23][24] 720G, 835,[25][26] 845
Quick Charge 4+
  • Dual Charge++ (mandatory)
  • Intelligent Thermal Balancing
  • Advanced Safety Features
Snapdragon 670, 675, 690, 712, 730, 730G, 732G, 750G, 765, 765G, 768G, 778G, 780G, 845, 855, 855+/860, 865, 865+, 870[27][28]
Quick Charge 5>100 W
  • >100 W charging power
  • 100% in 15 minutes
  • Better thermal management (not more than 40 °C)
  • Dual Charge
2020Snapdragon 888, 888+ 

Quick Charge-based protocols

Note: These are compatible with Quick Charge-enabled chargers

  • TurboPower (Motorola)
  • Mi Fast Charge (Xiaomi)
  • Adaptive Fast Charging (Samsung)[d]
  • BoostMaster (Asus)
  • Dual-Engine Fast Charging (Vivo, pre-2020 models only)

Other proprietary protocols

  • VOOC (OPPO until 2019 and pre-2020 Realme models ), SuperVooc (OPPO from 2019 to present)
  • SuperCharge (Huawei)
  • Warp (formerly Dash) Charge (OnePlus) - interchangeable with SuperVooc (OPPO)
  • Pump Express (MediaTek)
  • Super Flash Charge (Vivo, 2020 onwards)
  • DART (Realme, 2020 onwards) - interchangeable with SuperVooc (OPPO)
  • XCharge(Infinix)

about bc1.2

BC1.2 (Battery Charging v1.2)是USB-IF下属的BC(Battery Charging)小组制定的协议,主要用于规范电池充电的需求,该协议最早基于USB2.0协议来实现。

https://blog.csdn.net/yangchao315/article/details/88391261

市面上有哪些快充协议?https://zhuanlan.zhihu.com/p/434438436

通用协议(类似于明码)

USB PD 是目前通用性最高的公共协议之一:从 iPhone、MacBook、市面上大部分采用 Type-C 接口的 Android 设备乃至 Nintendo Switch,都能使用这种协议进行快充。

换句话说,如果你日常使用 Android 作为主力机,同时还有一部 iPhone 备用,游戏机是 Nintendo Switch,工作还需要用到笔记本电脑,理论上来说这些设备都可以使用同一个支持 PD 协议的电源来正常握手并实现快充。只要有type-c接口。

目前最新的 USB-PD 3.0 规范最高支持 100W 的充电功率,具体标准则分为了 10W、18W、36W、60W 和 100W 五种;预期相对应的电压则有 5V、12V 与 20V,最大支持电流有 1.5A、 2A、3A、5A 等不同「档位」,满足从笔电到手机之间充电实际输出功率差异较大的不同需求。

私有协议

高通 QC

QuickCharge,是由高通主导的快速充电技术。 主要解决硬件不同环境下的电池快速充电。 以是高通QC2.0为例,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)。

1、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。

2、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。这就是高通QC2.0的充电方式。

3、根据电压档位的不同,又可以细分为classa和classb两个版本。其中A级标准支持5V、9V和12V三种电压,适用于智能手机、平板电脑以及其它便携式电子设备。

4、B级则支持20V电压,最大可以输出40w功率,应用用对充电速度要求更高的设备。

联发科 PE

联发科的快冲标准是Pump Express,就像高通的QuickCharge技术一样,也是一项用于移动设备为主的快冲协议,支持这个协议的设备和充电头在握手之后(通过充电电流的大小来触发协议,随后触发升压或者降压),可以通过提升电压及电流,实现快冲的效果。

vivo:FlashCharge

这是vivo品牌手机采用的一种大功率快充技术,与其他快充技术一样,通过更高的充电功率实现较短的充电时间,由于在芯片端采用的是独家的协议,因此无法在其他品牌或不支持该快充技术的充电头、手机中使用;

华为:FCP & SCP

FCP和SCP是华为推出的快充协议,前者是18W快充,9V/2A(比较早),后者是超级快充(充电时手机会显示超级快充)(2016年发布),22.5W快充和40W快充,4.5V/5A或5V4.5A往上,另外有的手机只支持22.5W快充的话,不会显示超级快充,但升级系统后支持超级快充,并显示超级快充,有些手机同时这两种快充(22.5W和40W快充)。

小米ChargeTurbo快充协议

目前小米快充有50W、40W、30W等快充规格。

小米采用高通骁龙处理器的机型对QC快充协议具有不错的支持,例如小米10至尊版支持QC5.0,小米10 Pro支持QC4+,两者都兼容PD3.0。

OPPO: VOOC系列快充

早在14年的时候,OPPO就推出了VOOC 1.0,与主流快充采用高压方式不同,VOOC闪充采用的是低压高电流的方案。

相比传统的高压快充,低压快充温控更好,效率更高,3000毫安时的Find7可以在30分钟内充电到75%,要知道当时还是2014年。

此外由于电池系统、线材、充电头都被重新定制过的,所以一般充电器都不适配VOOC闪充。

三星:AFC

三星出品的Adapting Fast Charger同时向下兼容兼容QC2.0。

各个厂商各自的技术,一般来说要搭配自家的充电器才能使用,不同的私有协议不互通,你用华为的scp就算是40w也不能给oppo充40w。

不同协议之间的区别

高电压、低电流

高电压、低电流充电方式需要到手机端进行变压,让电压下降到适合手机电池消化的范围。期间的能量损耗会以热能形式散发出来,这也导致了手机充电发热问题。高电压、低电流充电方式需要到手机端进行变压,让电压下降到适合手机电池消化的范围。期间的能量损耗会以热能形式散发出来,这也导致了手机充电发热问题

低电压、大电流

低电压、大电流方案的主要缺点则是较高的定制成本、以及低适用性。手机内部相关元件、充电头和充电线,都需要根据需求定制。以线材为例,常见的通用充电线材只能承载3A的电流,要实现5A大电流快充,就必须对充电线进行改造。我们看到当年在快充上投入大量宣传的OPPO、Vivo的充电头更大、充电线更粗,就是基于这个原因。

动态调整

动态调整的快充,基本是基于多电芯(电荷泵)串联和将电压的转换操作交给充电头,然后通过充电头而非手机去做细节的电压变动来实现的。

不同的手机厂家采用不同的方案

目前很多的厂家的快充都开始基于PPS 可编程电源,从而实现高功率(大于100W)充电,也许有一天能出现一统江湖的协议也说不一定。

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