快充协议

刚刚在看一个小米平板5测评视频的时候，里面有提到当设备电量剩余0%的时候进行充电，可能会遇到快充协议无法“握上手”的情况。充电还需要握手？难道也和TCP一样，需要“三次握手，四次挥手”？这一个小问题，瞬间点燃了我的求知欲。于是，就有了这篇总结。

手机快充，PD快充，125W超级快充……相信大家平时一定或多或少的听过这些词，各大手机厂商也都不断提升和突破他们设备的快充上限。那么，这里面，一个小小的充电头，一根普普通通的充电线，他们到底都做了哪些文章呢？

不学不知道，原来设备充电，真的需要“握手”！不过在正式介绍握手之前，咱们还是先梳理下市面上目前最常见的主流快充协议有哪些。

一、常见快充协议

首先，我们可以先按照大类来划分一下充电协议：

• 低电压大电流方案：缺点是较高的定制成本、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
• 高电压低电流方案：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
• 动态调整方案：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，然充电头而非手机去做细节的电压变动来实现的

显然，经过不断发展，动态调整方案已成为现在快充的主流方案。那么既然要把动态转换操作交给充电头，也就是充电头要根据此刻插入的设备是什么设备来动态调整输出电压，它怎么识别呢？这个时候，就是快充协议登场的时候了！（这也是这次给我最大冲击的地方，原来充电也有协议啦，不是简单连上电源那么简单）。

简单说明原理后，我们来看一下现在各大公共快充协议。

USB PD快充协议

USB PD快充协议（USB Power Delivery）经常被大家简称为PD协议，简单而言，USB PD是利用USB电缆，最大可100W供电受电的USB供电扩展标准。USB PD是目前通用性最广的公共协议之一，我们最熟悉的是它在苹果上的应用，但PD 3.0协议增加了一个规范，叫PPS规范（Programmable Power Supply），即谷歌要求Android7.0以上的手机搭载的快充协议必须支持PD协议。

PD 3.0 最高支持 100W 的充电功率，并且功率向下兼容，在得益于它对多协议的兼容，比如我们手上有苹果手机、安卓手机、笔记本、游戏掌机，都可以用一个PD3.0协议的充电头搞定。

一般情况下，PD协议充电线的两端均采用Type-C接口，不过也存在手机厂商通过魔改在供电端使用Type-A接口的情况。PD协议是目前最有可能实现广泛普及的快充协议，当前常见的新款智能手机大多都支持PD协议快充。

QC快充协议

高通QC快充协议是知名芯片公司高通为配备骁龙处理器研发的快充技术，全名为Quick Charge。高通QC快充目前以及发布了四代标准，分别为QC1.0、QC2.0（最高功率18W）、QC3.0（最高功率22W）、QC4.0（最高功率27W）、QC4.0+（最高功率27W），不同的是，QC4.0+向下兼容QC2.0和QC3.0 ，最新的QC5.0支持100W+的功率，向下兼容前代QC协议，且PD、PPS 协议的电源都可以为支持 QC5 协议的设备快速充电。

以上两个是最主流的两个快充协议，以下还有一些手机厂商的自研快充协议。

小米：ChargeTurbo 快充协议

目前小米快充有 50W、40W、30W等快充规格，最新的小米 10 Pro 支持50W 快充，而小米10至尊版支持到了120W。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

出道以“充电5分钟，通话两小时”为大家熟知。今年7月，OPPO推出了 125W 超级闪充方案，采用了上文提及的 PPS 规范（同时兼容VOOC 系、PD、QC 协议）。

华为：FCP & SCP

2015年，华为 Mate8 发布时附带支持了 18W快充的充电器，官方称之为 QuickCharge 技术，协议是 FCP（Fast Charge Protocol）。FCP 采用和同期 QC2.0 一致的高电压、低电流方案，但是华为设备不能被 QC2.0 兼容。16年华为 Mate9 发布，同时公布 SuperCharge 超级快充技术，支持 22.5W快充。采用了自研的 SCP 协议 （Super Charge Protocol），转变为低电压、高电流的方案，18年Mate20 Pro发布SuperCharge 升级，支持最高40W快充。FCP和SCP都兼容PD，且与第三方充电头的兼容性较好。

三星：AFC/Super Fast Charging

早期三星的 Fast Charge 技术采用的是自家协议 AFC（Adaptive Fast Charge），理论最高功率在18W左右。兼容性不好。2019 年 6 月发布的 S10 5G ，支持 Super Fast Charging，兼容 PD3.0，支持25W（9V/2.77A） PPS 快充。三星 note10 及 note10+ ，note10 支持 25W 快速充电，note10+ 支持 45w 超级快速充电。

二、快充原理

要加快充电效率，原理在于提升输入手机电池的功率，根据我们高中时候学习的电能公式：

P(功率)=V(电压)x I(电流)

所以，无非就是要拉高电流或者抬高电压，或者就是动态的提升电压和电流。显然，我们刚刚介绍的这些快充协议，采用了第三种方式。但这个时候，但靠一个充电头是没办法做到的，此刻就需要快充协议出场了！那快充协议是怎么做到的呢？且往下看！

三、协议工作原理

QuickCharge3.0/2.0是纯快速充电的协议，专注的只有充电，只能单向电能传输。协议是通过D+，D-手机和协议芯片来通讯进行握手匹配，然后再提高改变V+（输出电压），使充电功率增加，充电就更快。

这回你应该和我一样意识到，充电头已经不再简简单单是个变压器而已，它也有“芯片”，且在充电时，严格意义是接入电源之后到真正进入快充之前的这段时间内，跟手机的芯片之间，是有信息交互的，也就是所谓的“握手”！它们握手的流程是怎么样的呢？

快速充电流程：（需手机端和充电器都支持快充）

• 1、手机在D+上加0.6v电压，这时充电器内部D+和D-是联通的，D-也是0.6v。（协议规范要求充电器的数据线D+ D-首先是短接的，且默认输出5V电压。）
• 2、在1.35秒后，充电器断开D+和D-的短接，导致D-的电压降到0，这时表示充电器支持协议。
• 3、接下来就是手机请求电压，并保持：
• 在D+加0.6v，D-检测到0v时，输出5v
• 在D+加3.3v，D-检测到0.6v时，输出9v
• 在D+加0.6v，D-检测到0.6v时，输出12v
• 在D+加3.3v，D-检测到3.3v时，输出20v
• 在D+加0.6v，D-检测到3.3v时，充电器进入continuousmode，也就是我们称的QC3.0模式
• 而classA最高支持12v，classB则最高支持20v



• 4、充电器检测到D+和D-上的电压后，就调整充电器的输出电压，见下图

没有用的冷知识又增加了么？

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