2023 03月11日
作者: 小白哥
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QC快充协议

2013年,高通公司首次提出QC1.0快充协议,这一版本属于从传统模式到快速充电模式的大突破,设计充电电压5V,电流提升到1.8-2A,最高支持10W的充电功率。同等条件下,使用QC1.0可将传统充电的充电效率提升约1.4倍。

随着越来越多的人注重手机充电体验和充电速率,2013在高通推出骁龙800之后,QC2.0也随之出现。在它出现之前,手机充电是基于USB接口的BC1.2的通用标准,只能够输入5V/1.8A,也就是手机端能够得到的最大功率是9W,不计损耗,把9W折算成充电电流来看,最大的电流极限也就是2A左右,按照3000mAh的电池来看,充电时间还是比较长。为了再进一步提高充电效率,市场上就出现了一些适配器在输出5V的基础下,输出3A甚至4A的电流,但是过大的电流会导致接口、连接线等器件的损坏,并且由于消费者使用的连接线材质优劣不一,连接线的阻抗不一,有的阻抗特别大,导致线损过大,到达手机主板上的电压过小,也就没有办法有效的提供一个较高的充电电流。所以高通的工程师从提高适配器的输出电压出发提出了快充技术—QC2.0。QC2.0设计了两种方案,A类可以支持5V、9和12V,适用于手机和平板电脑,B类其实是为未来设计方案,在那三种电压之后增加了更高的20V。QC2.0 的构架完全兼容QC1.0,没有需要更多的引脚和接口,通过USB接口的D+/D-两个信号线与适配器通信,并且QC2.0是兼容BC1.2协议的。

2015年高通推出更优秀的QC3.0版本,核心更新在于一种新的算法:最佳电压智能协商(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV)。除了固定的档位之外,以200mV为步幅,从3.6V到20V范围内的电压均可选择,最大充电功率22W。并且相比于QC2.0,明显减轻了充电时手机的发热问题。

2016年,高通提出可以兼容USB PD 3.0标准的QC4.0快充技术,并且进一步优化INOV算法,将电压可调节的精度提高了约10倍,可以按照20mV的步幅调压。将充电最高功率调整到27W,可选择两种充电模式,减小电池的损耗和发热问题。QC4.0在协议的兼容性方面有了巨大的提升,只支持Type-C接口,后来QC 4.0+版本才再次兼容Micro USB接口。

2020年,高通宣布推出QC5.0,单电芯充电最多可达到45W功率,双电芯充电最高支持100W功率,15分钟即可使4500mAh电池电量从0%到100%。相比上代,QC5.0对发热问题做出了进一步优化,并且大幅提升了充电速度,达到QC4.0的4倍,同时还支持QC其他低版本的协议、PD协议以及PPS快充协议。各个版本的Quick Charge协议特点如下表所示。

2.jpg

1.QC2.0快充握手过程(HVDCP)

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注:黄色波形为D+;绿色波形为D-。

1.做完BC1.2检测后,D+和D-的电压同时变为0.6V并保持1.25S,如上图中"1"方框所示。

2.1.25S之后,D+电压继续保持0.6V,如果D-电压变为0V,则表示支持QC2.0协议,如上图中"2"方框所示。

QC2.0协议如下表所示。

3.jpg

D+为0.6V,D-为0V,则VBUS为5V,如下图所示。

20230311_201130.jpg

D+为3.3V,D-为0.6V,此时VBUS为9V,如下图所示。

20230311_201358.jpg

2.QC3.0快充握手过程

20230311_212313(1).jpg

注:黄色波形为D+;绿色波形为D-。

上图中"1"方框所示与QC2.0中的"1"方框所示一致。1.25S之后,D+电压继续保持0.6V,D-电压先变为0V,再变为3.3V,如上图中"2"方框所示。

QC3.0协议如下表所示。

4.jpg

在连续模式下,D+有一个0.6~3.3V的方波,则表示VBUS+0.2V,如下图所示。

20230311_215538.jpg

注:黄色波形为D+;绿色波形为VBUS。

从上图可以看到,在D+发出5个方波脉冲后,VBUS从5V变为6V,每发出一个方波脉冲,VBUS增加0.2V。

在连续模式下,D-有一个3.3~0.6V的方波,则表示VBUS-0.2V,如下图所示。

20230311_220400.jpg

注:黄色波形为D-;绿色波形为VBUS。

从上图可以看到,在D-发出5个方波脉冲后,VBUS从6V变为5V,每发出一个方波脉冲,VBUS减少0.2V。


  

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