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什么是快充协议(快充协议是如何工作的)

各位小伙伴们大家好,充电杂谈是充电头网新开设的**栏目,主要吐槽日常使用过程中遇到各种充电相关,前两期我们探讨了《充电杂谈No.1为何你的充电器老插不稳?》《充电杂谈No.2:快充到底是什么?》,今天栏目第**我们来聊一下,充电杂谈No.3:快充协议如何工作的?

什么是快充协议(快充协议是如何工作的)

快充协议是充电器与设备沟通握手所需的“语言”,只有正确“对话”后,才可以“握手”成功,进行快速充电。我们一步一步来看不同的快充协议是怎样工作的。

一、旧式快充协议

几年前快充协议十分简单,简单到类似交通信号灯,幼儿园小朋友都可以通过颜色判断信号含义。设备与充电器不需要很“聪明”就可以读懂双方的需求,不管是研发难度还是物料成本都简单便宜。而快充协议的红绿灯,则是采用D+D电压进行信息传输。

旧式快充协议都是使用USB2.0通讯接口,常见于USBA接口。图片中是一个在移动电源上的USBA输出母座,可以看到他与主板连接的只有四个引脚,其中两侧是用于传输电流的VCC、GND引脚,中间的是用于传输数据的D+、D引脚。D+D的“D”是数据Data的意思,充电端与接受电力的设备之间通过D+D进行数据通讯,进而握手快充协议。

我们再来看看数据线,一般来说USB2.0数据线USBA接口上只有4个触点,与USBA母座定义相同,最外面两个是用来传输电流的,中间两个是用来传输数据的。VCC、GND较长,D+D较短,那是故意设计,为了拔出时先断开数据连接,后断开电力供给。

1、APPLE2.4A

在大家都是5V充电的年代,iPhone直接充电只有5W,需要充电器有特殊的识别电阻才可以获得更大充电功率。图中PCB左边是两个USBA输出口的焊盘,共用了一颗支持双路智能识别的协议芯片,iPhone插入后,协议芯片调整USBA接口的D+D电压为2.7V/2.7V,提供APPLE 2.4A的识别。而最右边的USBA接口,则是简单地将D+D直接连起来短接,提供DCP 5V1.5A的输出识别。

通过POWERZ测试仪监测iPhone 8 Plus的充电,可以发现当前D+D电压为2.66V/2.65V,接近APPLE2.4A识别协议的2.7V/2.7V,iPhone 8 Plus进入APPLE2.4A充电模式,功率达到12W。

2、QC2.0

进入QC2.0高压快充年代后,USBA接口不再是简单的5V输出,而是可以升压至9V甚至12V电压获取大功率电力传输,这存在一定危险,什么情况才需要升压而不会烧坏设备?所以QC年代智能识别芯片做出了较大的进化,包含了多种不同快充协议,QC、FCP、AFC等等,同样是通过控制D+D电压来进行轮询判断。例如QC2.0快充需要输出9V的话,D+D电压就是3.3V/0.5V,需要输出12V的话,D+D电压就调节为0.5v/0.5v,没有反馈就不进行升压,保持5V输出确保安全。

3、MTK PE

如果说QC2.0基于D+D电压进行通讯的方式类似红绿灯的话,魅族手机采用的MTK PE快充则是类似打电报的摩尔**,嘀——嘀嘀嘀——嘀嘀——嘀嘀嘀——嘀——嘀——这样进行通讯。PE快充不需要D+D数据传输,甚至只有VCC GND的两芯数据线都可以成功使用并触发PE快充,并且PE的电流脉冲信号近乎于无损数字传输,不会像D+D那样出现电压值误差无法触发快充的情况。

图中是POWERZ USB测试仪抓取到魅族触发PE快充时的电流脉冲,可以看到电流的通断与间隔就像打电报一样进行信息传递,信息传递握手正确后,充电器输出电压从5V跳至7V再跳至9V。但PE快充太少众,市场占有率低没有话语权,配件选择面也少,甚至现在连魅族新机型都不再支持PE快充,这就是题外话了。

二、USB PD高级通讯协议

在进入USB PD快充时代后,充电器与数码产品的物理接口从USBA口全面过渡到USBC接口,USBC接口拥有更多的Pin脚,支持更高的电力传输上限,并且完全不同于以往简单的D+D识别,而是智慧式数据包双向沟通的手段进行更加复杂的通讯。如果说旧式快充协议是幼儿园学生看红绿灯过马路的话,USB PD快充协议就是两个成年人在进行微信聊天这种复杂程度。

我们来先看看接口的区别,USBC物理接口满pin形态高达24个针脚,但用于充电不管多大功率,都只要USB2.0形态的12个针脚就足够了,满pin多出来的针脚是用于跑USB3.0/3.1/3.2/雷电等高速数据的,与充电无关,下面我们重点介绍一下USB2.0标准pin脚的USBC接口。

可以看到USBC用于电力传输的VBUS、GND一共有两对也就是4根针脚,除了支持正反面盲插外,多了一倍的针脚让他可以支撑更大功率

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