PD还是QC？快充协议全解析
摘自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/646357568
快充技术在现代生活中的重要性不言而喻，它大大提高了充电效率，使人们可以在短时间内为设备充满电，从而提高生活和工作效率。同时，快速充电技术的发展也推动了电池技术、半导体材料技术等相关领域的进步，为科技创新提供了可能。然而，我们也需要注意到，快速充电可能会加速电池的老化，增加设备的发热，甚至可能影响电池的安全性。
这篇文章的目标是帮助读者了解快充协议的工作原理，比较各种快充协议的特点和性能，并对未来的快充技术进行展望。这将帮助读者理解他们的设备支持哪种快充协议，以及如何选择合适的快充协议来满足他们的充电需求。
什么是快充协议
快充协议是一种通过提高充电效率来缩短设备充电时间的电池充电技术。它是通过在充电器和设备之间建立一种沟通机制，充电器能够根据设备的需求和状态，调整输出的电压和电流。这种沟通机制由快充协议定义，它决定了设备和充电器如何互相识别和交流，以及如何调整电力输出。通过使用快充协议，设备可以在安全的情况下尽可能快地充电，而不是简单地使用最大可能的电流进行充电，从而导致电池过热或损坏。
快充协议通常包括一种握手机制，这是一个电子对话过程，让设备（如手机）与充电器之间能相互识别，并以正确的电压和电流进行充电。握手阶段发生在设备插入充电器后，设备和充电器会交换信息，包括设备支持的快充协议版本、最大接受电流等。
在握手成功后，充电器就会根据设备的需求调整输出的电压和电流。例如，一些设备在电池电量较低时可以接受更高的电压和电流，以实现快速充电，但当电池电量接近满电时，充电器就会降低电压和电流，以保护电池并延长其寿命。
需要注意的是，不同的快充协议有不同的工作原理。例如，一些快充协议可能使用更复杂的沟通机制，如调制/解调技术，来支持更复杂的充电模式，如恒流/恒压充电。还有一些快充协议可能会根据设备的温度、电池化学组成或其他因素调整电压和电流。
公有快充协议介绍
USB PD快充协议
USB PD（USB Power Delivery）是由USB Implementers Forum（USB-IF）制定的一种充电协议。它不仅支持为手机和平板等小型设备充电，还可以为笔记本电脑等大功率设备提供电源。这是因为USB PD协议支持的最大输出功率可以达到240W（在PD3.1版本中），远高于其他常见的快充协议。
USB PD协议的核心优势是它的智能电源管理。该协议允许设备和充电器进行精细的功率协商，以便提供最适合设备的充电电压和电流。USB PD协议支持多种不同的电压级别，包括5V、9V、12V、15V和20V等，以及在PD3.1版本中引入的扩展功率能力，可以提供高达48V的电压。
值得注意的是，USB PD协议不仅可以为设备充电，还可以进行双向供电。这意味着，如果你的笔记本电脑支持USB PD协议，那么你就可以用它为你的手机或其他设备充电。
USB PD协议是一种非常灵活和强大的充电协议，可以满足各种类型设备的充电需求。
USB PD（USB Power Delivery）协议经历了多次迭代和改进，目前最新的版本是PD3.1。下面是每个版本的主要技术特点：
- PD1.0： 这是USB PD协议的初始版本，它定义了最高的功率输出为100W，通过使用不同的电压级别（5V，12V，20V）和电流（最高5A）来实现。
- PD2.0： 在PD1.0的基础上，PD2.0版本加入了更多的电源配置选项，包括5V、9V、12V、15V和20V。此外，PD2.0还引入了电池信息共享，允许设备查看电池状态，并根据需要调整充电参数。
- PD3.0： PD3.0版本对协议进行了进一步优化，引入了快速角色交换（Fast Role Swap，FRS），这可以避免在电源角色切换时设备断电。此外，PD3.0还加入了一项名为Programmable Power Supply（PPS）的新特性，允许更细粒度的电压和电流调整，这对于提高充电效率和保护电池寿命非常有帮助。
- PD3.1： PD3.1是最新的USB PD协议版本，它引入了扩展功率能力，最高功率支持从100W提升到了240W，电压等级可以高达48V。这使得USB PD3.1协议能够支持更大功率的设备，例如游戏笔记本电脑，甚至是小型家电。
总的来说，从PD1.0到PD3.1，USB PD协议不断增加新的特性和技术，使其能够更好地适应各种类型的设备和充电需求，提供更高效、更安全的充电体验。
USB PD（USB Power Delivery）协议由于其高功率支持和广泛的电压级别，使得它非常适合用在各种设备和应用场景中。以下是一些典型的使用场景和适用的设备：
- 智能手机和平板电脑： 这是USB PD最常见的使用场景。许多高端的智能手机和平板电脑都支持PD快充，可以快速、安全地给设备充电。
- 笔记本电脑： PD协议能支持高达100W（PD3.0）甚至240W（PD3.1）的电源输出，这使得它能够为笔记本电脑提供充电。特别是一些轻薄型的笔记本电脑，如MacBook，就广泛使用PD协议进行充电。
- 游戏设备： 许多游戏设备，如Nintendo Switch，也支持USB PD快充。玩家可以在游戏过程中快速给设备充电，无需长时间等待。
- 小型家电： 随着PD3.1版本支持高达240W的功率输出，一些小型家电，如便携式空气净化器，甚至是电视，都可以使用PD进行充电。
- 汽车充电器和移动电源： PD协议的广泛电压和高功率输出，也使得它在汽车充电器和移动电源中有着广泛的应用。用户可以在出行或旅行中，使用PD充电器或PD移动电源快速给设备充电。
无论是移动设备还是家电，只要需要快速、安全的充电，USB PD协议都能提供优秀的解决方案。
QC快充协议（Quick Charge）
Quick Charge（QC）是由美国高通公司推出的一种专有快充技术。该技术采用了不同于传统USB充电的方法，允许在同样的时间内传输更多的电力，从而大大提高了充电速度。
QC协议从最初的QC1.0版本发展到现在的QC5.0版本，每一个版本的更新都带来了更快的充电速度和更高的效率。
- QC1.0： 这是QC快充协议的第一个版本，最大充电功率为10W，大约是传统USB充电的两倍。
- QC2.0： QC2.0相较于QC1.0，采用了更高级的电压调整技术，能够提供高达18W的充电功率。
- QC3.0： QC3.0相对于QC2.0引入了更为精细的电压调整，提供了从3.6V到20V的连续可调电压，以优化充电效率和速度。
- QC4.0/4+： QC4.0版本在保持充电速度和效率的同时，增加了对USB PD协议的兼容，也大幅提升了充电安全性。
- QC5.0： 这是目前最新的QC快充协议，提供了最高100W的充电功率，能在15分钟内给一部4500mAh的手机充电到50%。
QC快充协议广泛应用在Android设备中，特别是那些使用高通骁龙芯片的设备。它提供了一种高效、安全、便捷的充电方式，让用户可以在极短的时间内为设备充满电。
- 技术和特点
Quick Charge (QC) 技术的主要特点和使用的技术如下：
- 速度快：这是 QC 技术最主要的优势。例如，最新的 QC5.0 版本，可以为电池提供最高 100W 的充电功率，在 15 分钟内就可以为一部 4500mAh 的手机充电到 50%。
- 兼容性：从 QC4.0 版本开始，QC 技术开始支持 USB PD 协议，意味着使用 QC 技术的设备可以与使用 USB PD 协议的充电器互通。这大大提高了 QC 技术的适用范围。
- 智能调节电压：QC 技术可以根据设备的电池状况智能地调节充电电压，这有助于提高充电效率，缩短充电时间，同时还可以保护电池，延长其使用寿命。
- 高效和安全：QC 技术通过采用先进的电源管理技术和保护机制，可以有效地降低充电过程中的能量损耗和热量产生，保证了充电过程的安全性。
- 广泛应用：QC 技术广泛应用在 Android 设备中，尤其是那些使用高通骁龙芯片的设备。
需要注意的是，虽然 QC 技术的充电速度非常快，但充电速度也受到了很多因素的影响，例如设备的电池容量、电池状况、充电器和数据线的质量、充电环境的温度等。
私有快充协议介绍
华为FCP/SCP
华为的FCP（Fast Charge Protocol，快速充电协议）和SCP（Super Charge Protocol，超级充电协议）是华为自家的快充技术。虽然它们都属于华为的专有快充协议，但二者在技术细节和快充能力上有所不同。
FCP（Fast Charge Protocol）
FCP 是华为早期推出的一种快充协议。该协议基于传统的 USB A-to-C 连接方式，通过升压的方式在不超过5V电压的条件下，提高电流，从而达到提升充电速度的效果。FCP 协议的最高充电功率大约为 22.5W（9V/2A 或 5V/4.5A）。
SCP（Super Charge Protocol）
SCP 是华为的最新一代快充协议，也被称为“超级充电”。SCP 协议的最大特点是它不仅可以升压，也可以降压，因此可以更灵活地调整电压和电流，以适应设备的需求。因此，SCP 协议的充电效率更高，对电池的磨损也更小。另一个重要的特点是，SCP 协议使用了一种叫做直充的方式，即充电适配器直接将高电压直流电供给手机，绕过手机内部的电源转换电路，从而减少了能量损失和发热。目前，SCP 协议的最高充电功率已经达到了 135W（实际使用可能会略低），这已经远远超过了 FCP 协议。
总的来说，FCP 和 SCP 是华为在快充技术方面的两个重要里程碑。FCP 是华为快充技术的起点，SCP 则代表了华为快充技术的最新成果。
小米Mi Turbo Charge
小米的 Mi Turbo Charge 是小米专属的快充协议。在快充技术上，小米通过持续的技术创新和优化，推出了 Mi Turbo Charge，力求在安全和效率上实现最佳平衡。
Mi Turbo Charge 使用了一种先进的充电技术，可以将电压和电流智能地调整到最优状态，以实现最高效的充电速度。在电压转换过程中，Mi Turbo Charge 采用了全新的技术，降低了电源适配器内部的损耗，减少了充电过程中的热量产生，提高了充电效率。
Mi Turbo Charge 的最大功率已经达到了120W，这在目前的快充技术中是相当高的。这意味着它可以在极短的时间内为手机充满电。以小米 10 Ultra 为例，使用120W Mi Turbo Charge，可以在约 23 分钟内将4500mAh的电池充满。
然而，高功率快充对电池寿命的影响是一个需要考虑的问题。为了解决这个问题，小米在电池管理系统中采用了多种措施，如智能温控、电流平滑、电池健康管理等，以保护电池，延长电池寿命。
Mi Turbo Charge 是小米在快充领域的重要成果，它在为用户带来极速充电体验的同时，也考虑了设备的安全和电池寿命。
OPPO VOOC
VOOC 是 OPPO 推出的专属快充技术，其中包括普通的 VOOC 闪充和更高级的 Super VOOC 闪充。VOOC 的全称是 Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging，意为“开环电压多步恒流充电”。它的核心理念是通过控制电压，提高充电电流，从而实现更快的充电速度。
在 VOOC 闪充技术中，OPPO 采用了一种低电压高电流的充电策略。通过控制电压在一个较低的水平，可以有效降低充电过程中产生的热量，提高充电安全性。同时，通过提高充电电流，可以在同样的时间内为电池提供更多的电能，从而达到快充的效果。
Super VOOC 闪充是 VOOC 闪充的升级版本。在 Super VOOC 闪充中，OPPO 使用了一种双电池并联的设计，可以同时为两个电池进行充电，从而进一步提高充电速度。Super VOOC 闪充的最高充电功率已经达到了 65W，这意味着它可以在约 30 分钟内将一个 4000mAh 的电池充满。
除了快充效果显著，VOOC 闪充和 Super VOOC 闪充还具有良好的充电安全性。在充电过程中，它们都有多重的安全保护措施，包括温度保护、电流保护、电压保护、功率保护等，可以有效保护电池和设备的安全。
VOOC 闪充和 Super VOOC 闪充是 OPPO 在快充领域的核心技术，它们在保证安全的前提下，提供了优秀的充电体验。
vivo FlashCharge
FlashCharge 是 vivo 推出的专属快充技术。这种技术主要依赖双路电芯和电荷泵充电技术实现高速充电。双路电芯设计能够让电池在接收高电流时分担压力，从而降低充电过程中的热量产生，提高充电效率和安全性。
在 vivo 的 FlashCharge 技术中，通过使用电荷泵充电技术，能够有效地提高充电效率和安全性。电荷泵是一种特殊的电源转换技术，它可以在不增加电压的情况下，通过提高电流来提升充电速度，同时降低了充电过程中的热量产生。
vivo 的 FlashCharge 技术已经进化到了 Supper FlashCharge 版本，其最高充电功率达到了 120W。这意味着它可以在几乎 15 分钟内将一个 4000mAh 的电池充满，这是一项相当显著的成就。此外，这种技术在充电速度和效率上的表现，也使得 vivo 在手机市场上具有竞争优势。
不仅如此，vivo 在提升充电速度的同时，也十分注重充电安全。其 FlashCharge 技术配备了多项安全保护机制，包括电流保护、电压保护、温度保护等，能有效防止过热、过充和短路等情况，保护电池和手机的安全。
vivo 的 FlashCharge 技术在保证快速充电的同时，也兼顾了充电的安全性，为用户提供了极佳的充电体验。
三星AFC、联发科PE、BC快充协议
三星AFC（Adaptive Fast Charging）
AFC 是三星自家的快充技术，它能够根据设备的充电状态和温度，自适应调整充电电流和电压，从而实现更高效和安全的快充。
AFC 技术最大的特点就是它的自适应性，它会根据设备的状态和环境温度调整充电电流，使得充电过程既高效又安全。此外，它还配备了一系列安全防护措施，如过热保护、过充保护等，以保护电池和设备的安全。
联发科PE（Pump Express）
PE 是联发科推出的快充技术，它采用了类似于电荷泵的技术，可以在不增加电压的情况下提高电流，实现快速充电。
PE 技术的主要特点是它可以在不增加电压的情况下，提高电流来实现快速充电，这种方式既能提高充电效率，又能降低充电过程中的热量产生。目前，PE 技术已经发展到了 4.0 版本，最大充电功率可以达到 70W。
BC（Battery Charging）
BC 是 USB-IF 标准组织发布的一种充电规范，它主要用于规定 USB 设备的充电行为。这种协议虽然并非专为快充设计，但是因为它的普遍性和兼容性，很多设备在充电时都会遵循这个协议。
BC 协议最大的特点就是它的普遍性和兼容性，几乎所有的 USB 设备在充电时都会遵循这个协议。此外，这个协议还规定了 USB 设备在充电时的电压和电流等参数，从而保证了充电的安全性。
快充协议的比较
公有快充协议，如 USB PD 和 QC，主要优点在于兼容性广，几乎所有支持 USB 接口的设备都可以使用。缺点在于，因为要兼容各种设备，所以在充电效率和功率上可能不如私有协议。
私有快充协议，如华为的 FCP/SCP，小米的 Mi Turbo Charge，OPPO 的 VOOC，vivo 的 FlashCharge，等等，主要优点在于充电效率高，充电功率大，能够实现极速充电。缺点在于兼容性较差，一般只有特定的设备和充电器才能使用。
一般来说，私有快充协议的充电功率和效率要高于公有协议。例如，华为的 SCP 协议和小米的 Mi Turbo Charge 协议的最大功率都超过 100W，而 USB PD 和 QC 的最大功率一般在 100W 以下。
然而，私有协议的充电效率和功率并不是绝对的优势，因为它们也受到设备和充电器的限制。例如，某些设备可能不支持最高功率的充电，或者在高功率充电时会产生过多的热量，影响设备的稳定性和寿命。
未来快充技术的展望
现在的快充技术研究主要集中在提高充电效率和安全性，减小设备的热量产生，和延长电池寿命。例如，一些研究正在探索如何通过优化电池管理系统，提高充电效率，同时减少电池的磨损。还有一些研究正在探索新的电池材料和设计，以提高电池的充电速度和安全性。
此外，一些厂商也正在研发新的快充协议，以进一步提高充电功率。例如，小米在 2021 年就宣布了其 200W 有线和 120W 无线的超级快充技术，此类技术有可能在未来几年内商用。
未来，随着快充技术的进一步发展，我们可以预见到几个可能的趋势。
首先，快充技术的普及率将会进一步提高。随着技术的发展，快充不再是高端设备的专利，更多的中低端设备也将配备快充技术。
其次，充电功率将会进一步提高。目前，一些手机已经支持 100W 以上的快充，未来，这个数字可能会进一步增加。
然而，高功率的快充也会带来挑战，比如热量管理和电池寿命问题。未来的快充技术研究将需要解决这些问题。
最后，快充技术可能会逐渐向无线快充转变。虽然目前无线快充的功率和效率还不及有线快充，但随着技术的发展，无线快充的性能将会得到提高，并可能在未来成为主流。
