快充,你要選QC還是PD?

因為工作上的關聯,所以讀了一些快充的規格

既然跟營業機密沒什麼相關,在這邊分享給大家

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自從大家對手機的依賴性更高之後
時常性的沒電,時常性的需要快速的補給一下電能,變成各家相爭的重點
充電器規格,也從傳統的5V/2A,忽然間變成眼花撩亂,無法下手

如果你再晚個一陣子,各家統一了,你八成就不用傷腦筋了
在這個還沒統一之前的時間,八成再過一陣子還會有廠商開始舊規格倒貨
或許稍微搞懂一些,比較不會吃虧

以下正文

供電只要超過5V或是1.5A,就稱為快充
超過這個規格,就超過原始USB協會定義的供電能力
如果你買到不相容的充電設備,那麼充電能力就會降到5V/1.5A或是5V/0.5A

目前快充有兩大陣營
USB官方的USB PD
高通的QC
其餘各家規格,差不多都快跟這兩個陣營併攏光了,要不就去買自家原廠的,沒必要深究
如果你買了大陸手機,那麼原廠的真的很便宜,讀資料相對太累了





USB PD目前最新的是3.0
PD1.0以前,控制訊號飄在正電源上面
所以PD1.0還是長方形的USB2.0那個樣貌

PD2.0之後,控制訊號就改跑CC腳,這個腳只存在TYPE-C
所以PD2.0之後,通通都變成TYPE C接頭
你也需要買一條C對C的線材

PD3.0的幾個重點是
支援PPS,就是你的電池可以自己定義充電電壓電流等等,然後跟充電器溝通,索取電池想要的充電方式
另外就是宣布跟QC4相容,當然QC4/QC4+也宣布跟PD3.0相容(後詳)

QC目前出到QC4+,但是市場上的QC充電器還是以QC3.0為主
QC一直用USB2.0的低速訊號對做資料溝通
在QC3.0以前,只需要傳統的USB2.0接頭就可以達到全功能動作
QC4之後因為要跟PD相容,所以必須要有CC腳,必須改用C接頭

QC3.0比2.0進步的是,它的供應電壓是0.2V一個STEP,兩邊可以溝通要多少電壓
QC2.0提供三段(四段)固定電壓, 5V / 9V / 12V / (20V)
其中,QC3.0以前把最大電壓12V稱為CLASS A,而最大電壓20V稱為CLASS B
手機或是平板,通常CLASS A就太足夠了,不需要CLASS B

QC4很奇怪的跟QC3.0以前不相容,QC4+才往前相容
但這兩項都相容於PD3.0
因為對3.6V(3.7V)基礎電壓的鋰電池來說,12V充電效率太差,所以QC4之後降為9V
另外就是電壓間距降低到了0.02V
(別覺得太弱,3A/9V是27W,相對於一個3000mAh的電池來說,這是2.5C充電,已經很緊繃了其實)

但是QC4之後相容於PD3.0
所以,照理說充電器要可以轉換成PD模式,提供12V/20V的電壓才對

不管是PD或是QC,理論上最大電流都是3A
PD的定義比較明確,因為USB IF給的資料比較詳細
QC則比較不明確,規格不很確定,也許會有些例外,但實際商品大約都還是3A而已

傳說中的20V/5A的100W規格,明確的需要特殊線材才能達到
相信接頭電鍍規格也是有差異的
並不是隨便都能支援,畢竟5A對TYPE C這麼小的頭還真是有點吃力

QC3.0以前的規格因為用USB2.0就能達成,相對便宜
而且高通對應的設備通常都只是手機平板
所以便宜的QC充電器就通常停在3.0

PD3.0之後想要通吃,又需要C對C的線材,所以PD的充電器似乎目前都還挺貴的

雖說兩家都已經宣布互相支援
不過目前市售充電器,如果兩邊都支援,大都是充電器上有兩個以上的孔
長方形的QC支援QC3.0,而TYPE C支援PD
這樣表示,他們內部電路是分開兩套的
除非真的非用不可,要不然這種類型的不如分開買

至於長方形的USB2.0開孔的PD,必然是PD1.0,規格好舊了,跳過它吧

另一個你八成會想問的問題
假設我買了PD3.0充電器,去充只支援QC3.0的手機,能不能進入快充? 我想是不行
那麼,換做是支援QC4或是QC4+的手機,能進入快充嗎? 我想應該是可以
反過來,QC4/4+的充電器,應該也是一樣的對應準則才對


註:
電池充電的C數,對應到電池容量
如果某個電池,額定容量是3000mAh,那麼代表3A放電可以剛好一小時放完所有電
鋰電池的電壓是3.6V的話,這個放電的功率就變成3A*3.6V=10.8W

如果你用1C充電,就代表用3A充電,那麼就代表一小時多一點可以充完電
那麼,充電器只有3A,怎麼有辦法可以在低於半小時內充完電?

因為手機內部的充電管理IC,可以將高電壓/小電流的電源,轉換成適合電池充電的電壓,此時電流就會增加
好比充電器輸出27W,充電轉換效率100%的時候,充電電流就會變成3A * (27W/10.8W) = 7.5A
相當於就是2.5C充電 (2.5倍的額定容量)

充電越快,電流越大,電池越熱,充電效率越差,電池壽命越短
這是目前還無法突破的物理限制