看懂高通的一图流:QC5 将这样改变你的快充体验

原文转载自 「少数派」 ( https://sspai.com/post/61838 ) By 青雪唐元

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Android 用户对高通的 Quick Charge 快充协议(下简称 QC 快充)应该并不陌生,从 2013 年 QC1 突破传统采用 10W 功率快充开始,到铺陈天下最高支持 18W 的 QC3,再到近两年通过 USB-PD 认证的 QC4,高通通过这一协议一步步提升着我们的快充体验。

高通官方给出的一图流

7 月 28 日 ,高通宣布推出最高支持 100W 充电功率的 QC5,将充电速度再次推向了 QC4 的 4 倍以上,随之而来的还有上面「一图流」当中的双充技术、功率智能识别、散热管理改进等一众新特性。

这些名词背后的意义何在,它们将如何影响你未来几年的快充体验?借着这个机会,我们不妨来聊一聊 QC5 背后的故事。

进一步与 PD 兼容,好处不止一个

在 QC 快充协议的演进过程中,一个重要节点就是 QC4 支持 USB-PD 的电源传输标准——在诸如小米 9、坚果 R1 或更新的设备上,我们已经能够使用 PD 的充电器来触发快充,最高可以到达 27W

对于 iOS/Android 双平台用户来说这一点尤为便捷,出门只要带一个支持 USB-PD 的充电器或移动电源就能为手上双平台设备提供快充支援。

765G 的 红米K30 5G 以 PD 电源触发 27W 快充

而此次 QC5 更进一步,直接与 PD-PPS 充电协议实现了深度兼容,使得高通 QC 充电协议真正完整支持了 USB-PD 充电标准和特性

更精细的功率输出,更满足电池的需求,减少热能让电池更凉快

PPS 可编程电源属于 PD 3.0 的补充部分,相较于普通的 PD 充电协议,它最大的优势在于充电器端可以根据手机电池的需求来做最低 0.02V 的电压精细调节,不仅使得快充的充电效率更高,还避免手机内部费力做额外的电压调整,降低了充电时的温度。早前的 QC4 已经兼容 PD-PPS (可编程电源,下简称 PD-PPS)协议,但并未强制要求其作为电压调节协议,从而无法发挥优势。

从这个角度来看,QC5 发布时所宣布的种种优势,如相比 QC4 温度最高可降低 10 摄氏度、充电效率最高提升 70%、充电速度最高可达 4 倍等,某种程度上来说都离不开对 PD-PPS 的进一步兼容。

高通 QC5 相比 QC4 在 3A 电流下的改进

100W 充电功率,离不开双电池串联

QC5 对于 PD-PPS 的深度兼容的确可以带来部分可观的提升,不过这并不意味着 100W 就能这样手到擒来。有了 PD-PPS 这样的协议做基底,高通作为一家半导体公司也拿出了自己的一套硬件方案来进行配合。

这套硬件方案并非对于充电器的魔改,而是着眼于手机内部与充电相关的零部件。此次发布的是型号为 SMB1396 的开关电容式电压转换器(也就是国内厂商在介绍快充时常说的「电荷泵」)和型号为 SMB1398 的电池 PMIC(Power Management IC,即电源管理IC,一种管理电源的集成电路)。前者的主要作用是在手机内部进行一次高效分压,后者则可以更好地支持串联双电芯的电池结构。

注释:手机在充电过程中的发热大部分来自于 PMIC。高通用 40 摄氏度作为对设备发热量的限制。

电荷泵+串联双电芯的结构设计,可以让充电电压一提再提,QC5 最高可以支持 20V 的输入电压。提高电压其实是为了放宽对于充电线的电流承载要求,毕竟我们身边最常见的充电线一般只能承载 3A 左右的电流(3A 以上的 C2C 线需要加装额外芯片,能购买到的一般最大为 5A)。

也正是这样的结构设计,让我们能够一窥 100W 是怎么的炼成:假设标准锂电池的充电电压在 4.4V 左右,双电池串联则可以将让充入电压倍增到 8.8V,配合 2:1 的电荷泵则可以来到 17.6V,如果配有特制充电线,充电器可以尝试在 17.6V 的电压下输出约 5.6A 的电流,从而实现 100W 的充电功率。

当然了,这只是在理想的情况下,更多时候我们随处可得的标准充电线最大承载电流一般都为 3A 左右,可即便如此,也可以获得最高 53W 的充电功率。

单电池不能承受过高的电压;串联双电池的设计势必会导致成本上升,也会在寸土寸金的手机内部空间中增加电池的体积(或相同体积下电池容量没那么大):看起来「100W」和更通用的「单电池」设计并不能兼有。高通方面则表示并不强求都上双电池设计,得益于协议方面的提升和改进,即便是单电池的手机也可以在充电速度和散热方面再进一步,不过功率会被限制在 45W 左右,相较主流的 30W 快充方案也算是不小的提升,在低电量时依旧可以飞速回血。

低版本快充,看懂这张图更重要

高通 QC 快充的协议进化到了第 5 代1,其实还包括了 3+ 和 4+ 这两个小版本改进。虽然听上去有些错综复杂,高通官方倒是给出了另一张图来方便我们进行挑选。

 

在上面这张图中,蓝色方块代表充电器能够满足设备所支持的最高充电速度(快充);绿色方块则是代表虽能开启快充,但无法满足设备的最高充电速度(受限于充电器本身)。而我们其实只用关心黑色方块,也就是无法实用快充的情况即可。

这里 QC4 成为了一个比较关键的参考标准:QC4 以下的 QC2~QC3+ 充电器并不能为 iPhone 8、Pixel 系列等 USB-PD 协议的设备提供快充,而 QC4 因为缺乏对旧 QC 协议的兼容,也无法为仅支持旧 QC 协议的老设备进行快充(QC4+则补上了这份兼容性)。

除此之外,充电器基本都能触发设备的快充,且高协议的充电器都能覆盖更低或同等级协议设备的最高充电速度。在实际购买手机时,还是优先考虑购买支持 QC4 及以上的设备比较好,可以使用更通用的 USB-PD 协议充电器为其快充,也方便与笔记本电脑等桌面设备共存。不过近两年发布的 Type-C 口的 Android 设备,应该都已经被 Google 强制要求兼容 USB-PD 充电协议了吧……

充电器方面,在 QC5 发布后,购买的考量似乎发生了一些变化,倒是不必非要购买 QC5 的充电器,而是可以考虑购买更为通用的 PD-PPS 充电器,并且尽量购买支持电流到 5A/支持电压到 20V 的充电器,为下一代即将到来的 PD-PPS 快充作准备。而在购买 Type-C 线缆的时候,也请优先考虑购买最大承载电流达到 5A 的充电线。

感谢 @广陵止息 对本文的帮助与支持。

参考资料:

拓展阅读:

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