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适用于设备的 Power Delivery(PD)和 Quick Charge(QC)技术

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Power Delivery(PD)和 Quick Charge(QC)是快速充电标准,它们允许设备请求所需的电压,而充电器则调整其输出参数。因此,单个 USB 端口可以提供多个电压等级以及相应的充电电流。

早期版本的 USB 提供 5V、0.5A 的电力输出。在后续版本中,电流提高到了 1A 和 2A;然而,要在 5V 下提供更高的功率,就需要更大的电流,这反过来要求增大导体的横截面积并加粗充电线缆。当然,没有人愿意使用像手指一样粗的电缆。

快速充电通过提高电压而不是增加电流来解决这一问题。要在 5V 下获得 18W 功率,需要 3.6A 电流;而在 12V 下,仅需 1.5A 即可。这减少了增大导体横截面积的需求。手机通常使用 5V 充电,而笔记本电脑通常使用 20–48V 电压,并配备额定功率为 65W 或更高的电源适配器。

快速充电标准

Power Delivery(PD)和 Quick Charge(QC)的主要区别在于其通信协议。Power Delivery 是由 USB Implementers Forum 制定的开放标准,而 Quick Charge 则是由 Qualcomm 开发的专有技术。从 Quick Charge 4 开始,引入了对 Power Delivery 的支持,这大大提高了两种标准之间的兼容性。

在 2010 年代初期,许多制造商推出了自己的快速充电技术。其中包括 MediaTek Pump Express、Samsung Adaptive Fast Charging、Oppo Super VOOC、Huawei SuperCharge、Anker PowerIQ、Google Fast Charging 和 Motorola TurboPower。然而,这些方案中的大多数并未得到广泛普及。

随着时间的推移,Power Delivery 成为了支持范围最广的快速充电标准,可兼容包括 Apple 产品在内的众多设备。而 Quick Charge 则在基于 Qualcomm 处理器的设备以及各种厂商的充电器中获得了广泛应用。随着加入对 Power Delivery 的支持,其通用性得到了显著提升。

充电如何工作

Power Delivery 和 Quick Charge 都依赖于设备与电源之间的通信。

当设备连接时,在充电电压输出之前,会通过信号线发送控制信号——简单来说,就是请求特定的电压等级。充电器或移动电源接收到所需参数的信息后,便通过电源线输出相应的电压。

这一过程通常使用 USB Type-C 接口。全功能线缆具有复杂的内部结构,可支持数据交换和电力协商。然而,并非所有 USB Type-C 线缆都完全相同。为了降低成本,许多线缆采用简化设计,这可能会限制充电速度。

Power Delivery 和 Quick Charge 支持的电压

快速充电通过提高电压来增加输出功率,同时保持相同水平的直流电流。这些标准支持的电压值如下所示。

电压(V)电流(A)功率(W)线缆类型
5V3.0A15WStandard Power Range (SPR)
9V3.0A27WStandard Power Range (SPR)
15V3.0A45WStandard Power Range (SPR)
20V5.0A100WStandard Power Range (SPR)
28V5.0A140WExtended Power Range (EPR)
36V5.0A180WExtended Power Range (EPR)
48V5.0A240WExtended Power Range (EPR)

中国制造商通过增加对 12V 和 24V 输出的支持,扩展了支持的电压范围。这些电压主要用于充电以外的用途。例如,移动电源可以为路由器或监控摄像头供电。例如,一些 Baseus 移动电源支持 12V 输出。这类设备通常使用特殊线缆,例如 USB-C 转 DC 线缆,并配备内置芯片以确定所需的输出电压。

充电器与设备之间的数据传输标准

设备之间的数据通信有两种标准:SRP 和 EPR。

SRP(Standard Power Range)

这是基础模式。设备与充电器之间通过 CC 线路进行通信。设备指定所需电压,充电器则以固定值提供该电压。在整个充电过程中,这些参数不会发生变化。

EPR(Extended Power Range)

这是更高级的模式。它使用额外的 VCONN 线路,使设备和充电器能够持续交换数据。因此,电压可以在充电过程中以较高精度和较小步进进行动态调节。

这种设计主要用于延长电池寿命:在充电达到 70% 之前,设备以最大功率运行;随着接近满电状态,功率会逐渐降低。

额定功率为 100W,尤其是高达 240W 的线缆,必须支持 EPR 标准。通常这些线缆会带有相应标识,但在实际情况下并不总是如此。

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