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快速充电的发展史 之二 ( 从混乱走向趋于统一)

2019-05-24 11:20:20 | 来源:专门网 | 作者:思维扬帆
承接上文:【原创】快速充电的发展史 之二 ( 从混乱走向趋于统一)
https://www.51nb.com/review/2019-05-21/98855.html►:高通QC4.0及4.0+协议意义:行业大佬身先士卒接受组织改

承接上文:【原创】快速充电的发展史 之二 ( 从混乱走向趋于统一)
https://www.51nb.com/review/2019-05-21/98855.html

►:高通QC4.0及4.0+协议

意义:行业大佬身先士卒接受组织改编

  2016年在充分学习了USB-IF关于PD快充协议的第三次常委扩大会议精神后(PD3.0+PPS),高通推出了兼容PD3.0+PPS协议的QC快充,仓促上马的QC4.0并不兼容较老的QC2.0/3.0版本,而且QC4.0发布之初,努比亚Z17号称首发支持,结果上市配的是QC3.0充电头,真正首发QC4.0手机及充电头的Razer Phone 1,又支持不甚理想 (这不会是手机卖不好的锅啊!)

  2017年看着手机合作伙伴对不兼容QC2.0/3.0协议的QC4.0不热心(仅有一个叫雷蛇小伙伴在刷存在感呢,叫中兴的亲都不标配充电头呢),高通推出了兼容QC2.0/3.0的QC4.0+快充协议。

  然而截止至2019年5月份,高通认证通过了26款的QC4/4+协议手机中,包含配对应充电头的锤子的R1,Razer Phone 1-2仅3款。不配充电头的:小米+红米9款,中兴+努比亚5款,LG 4款,BQ Aquaris 2款,奇酷 1款,海信 1款,AMG 1款共23款。(我印象中是这样的)



↑上面配图为 :至今鲜有手机厂商问津的QC4.0

 

►:联发科 Pump Express协议

意义:快充协议全面普及至2大通用CPU平台,极大加速了快充行业发展。

  看着高通的QC快充在市场名利双收,联发科也推出了属于自家的快充技术:Pump Express(PE1.0):充电器根据电流决定充电所需的初始电压,由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的VBUS传送给充电器(类似PD1.0也是复用VBUS,由于其适用范围小,晚2年行业方案更成熟,兼容性良好),充电器依照这个指令调变输出电压,电压逐渐从3.6V增加至高达5V ,同时调整达到最大充电电流及功率。

  •   Pump Express为快速直流充电器提供的输出功率小于10W(5V),电压调整范围:3.6-5V,输电流为1-1.5A 峰值功率:5V×1.5A=7.5W。由于和BC1.2功率都是5V×1.5A=7.5W,存在感颇低。
  •   Pump Express Plus为充电器提供的输出功率大于15W,电压调整范围增加到:3.6-12V,标准最大输出功率:12V×2A=24W。PEP的原理和高通QC2.0一样,都是在保证充电电流在当时标准Micro-B线材安全的2A基础上,通过加电压来实现更大的充电功率。
  •   Pump Express 3.0参考了OPPO的低压大电流高效快充技术的特点,推出了6V×5A=30W (为了规避OPPO的5V×5A=25W的专利组合?)的峰值高功率。
  •   随着联发科对A53痴迷,对A75/A76等大核开发的严重滞后,显卡的抠门,基带落后。同时高通对低端市场的逐渐发力,联发科CPU市场越做越差,相应的快充技术也越发乏力,魅族 mCharge4.0或许再没有5.0,有的只是Super mCharge 55W及后续版本了。


↑上面配图为 :成也便宜,败也廉价的联发科同志
 

►:魅族 mCharge协议

意义:快充界的小清新

  作为当时联发科最佳代言人,反专利流氓斗士“P10恒久远,一颗永流传”的魅族,其mCharge1.0-4.0快充协议,本质就是基于联发科 PE版本的马甲。最大的好处是快速开发手机平台,兼容性良好,添加了TI的多快充协议识别芯片,甚至在三星及高通平台也同样适用,随着2016年底和高通达成专利和解,魅族中后期的快充能在手机端和充电头端良好的兼容PE/PD/QC等主流快充协议 (或许小而美才能够更良心?)

  •   mCharge1.0最大功率9V×2A=18W
  •   mCharge2.0最大功率12V×2A=24W
  •   mCharge3.0 最大功率12V×2A=24W调整INOV电压算法,让充电过程快速同时更平稳温度更低
  •   mCharge4.0 最大功率5V×5A=25W (基于联发科PE3.0做适配,降至VOOC闪充的25W,这终于能在快充赶上当时一哥一年年多前的水平了)

↑上面配图为 :魅族mCharge


↑上面配图为 :P10恒久远,一颗永流传
 

►:魅族 Super mCharge协议

意义:逆向运用电荷泵,把高压快充转换成高压直充的开拓者

  2017年2月28日,在MWC 2017大会上,魅族展示了其全新的快充技术 Super mCharge:高达11V×5A=55W超高规格。 Super mCharge是魅族通过逆向思维,把电荷泵的升压功能反过来运用成降压输出一半电压给电池,把高压快充电池端普遍不到90%转换率(约10%转换为热量)一举提升到了98%-99%左右。为快充行业进入高压高电流直充(低损耗)开拓了新的方向,奈何近两年魅族销量资金及研发滞后,被华为在供应链配合下,首发在其荣耀magic 2和Mate 20Pro上 (有市场占有率+有钱+重视研发=更快首发新技术),接着OPPO R17,小米9,IQOO也相序发布了电荷泵降压高转换率快充技术。魅族的Super mCharge到现在没有量产在其自家手机上......

 

↑上面配图为 :还未量产电荷泵技术的Super mCharge



►:华为从FCP-18W到SCP-22.5W再到SCP-40W

意义:学习中成长,持续研发中超越

  华为早期的FCP-9V×2A=18W基本就是参照QC2.0做的自己快充方案,因为和QC2.0相似度很高,充电头及手机端都能良好兼容QC协议,快充中期流行的低压大电流也是有自己的SCP-5V×4.5A/4.5V×5A=22.5W方案,随着对快充技术的重视及研发积累,庞大销量支撑,其在产业链联合下,首发了SCP-10V×4A=40W电荷泵高压直充方法,(注:小编近期也实测过SCP-40W高压直充的方案,其超高速充电及低发热,让人印象深刻,详情请参考小编之前的文章)


↑上面配图为 :至今没有专门用于宣传快充技术LOOG的华为快充 (花粉们是不是得建议下小龙同学)
 

►:Apple基于PD协议的Type-C to Lightning解决方案

意义:高效费比一举两得解决快充及售卖高品质高价配件问题

  在2016年伴随着iPhone8系列手机发布,诟病多年5V×0.5-1A标配充电器的苹果手机,终于迎来了高效费比解决方案。其充分运用行业良好成熟的PD协议作为输出协议,外加C to L线材端的MFi认证芯片认证,既提升了自身手机创新匮乏,缺乏竞争力的窘境,又能在不标配快充头+第一时间售卖-C to L线材+第二时间售卖C94芯片中,持续保持一贯高盈利配件的模式。不得不说这位来自供应链的CEO真是高明,不得不说这很库克!


↑上面配图为 :一招iOS王炸杀遍4方,独得9成利润

 

►:Vivo NEX 双引擎闪充

意义:从市场的主流梯队,到领军集团

  Vivo 的快充从最初的双引擎闪充9V×2A=18W发展到,双引擎闪充10V×2.25A=22.5W快充,一路走来Vivo的快充技术给我的印象是中规中矩,在保持和市场主流快充水平持平略高的同时,定制了多重过压过载过温的保护,符合其一直以来低调的行事作风。在其iQOO产品经理-冯宇飞(三星前高管)推出的,基于电荷泵降压11V×4A=44W高效能快充下,一举把Vivo的快充提升到了领军地位。搞笑的是把自己品牌的快充也比下去了。(和红米K20-4000mah秒杀小米9-3400mah有得一拼啊,两位爱将果然是两位老板的爱将......)


↑上面配图为 :今年开始性价比打趴一众厂商的VIVO

 

►:一加 DASH闪充的

意义:背靠老大好乘凉(说好的大树呢?)

  一加6的DASH闪充5V×4A=20W,包括一加7(系列)中DASH闪充5V×6A=30W,都是其基于OPPO的VOOC超级闪充的变种,或许在代工厂,充电头和线材的细节略有差别,但是基本上是互相兼容的。虽然已经是独立OPPO品牌之外了,但是不得不说果然是陈明永一员爱将。

↑上面配图为 :这树凉快啊! 
 

►:剩余的厂商基本是套用高通的QC快充或者PD的快充,我就不一一盘点了。

  

各种繁杂快速充电协议,走向统一契机与愿景:

  上篇文章我也有2次提到USB接口被公认为是最具绿色环保的发明,简化不同行业不同厂商间,设备接口对接兼容的生产难度,极大的造福全球厂商和消费者,减少资源浪费及污染。

  但是面对市场移动设备繁杂的快充协议,又一次造成的社会资源浪费,电子垃圾污染。一个设备一个充电器等等糟心体验,各个有社会责任的大公司及组织,包括全体消费者,谁都不希望看到这等局面。那么谁来结束纷争呢?当然是要一个没有自身商业利益的组织来实现。于是乎USB-IF在原有的USB PD2.0和USB PD3.0基础上,通过与高通、我国工信部旗下的泰尔实验室(有印象不?)以及国内主流手机厂商的多方沟通。终于推出了PPS来满足各方的诉求。

  注:为什么是我国厂商和组织在这次协商占主要地位:全球手机生产组装一大半在中国,中国占USB-Type-C设备60%份额,,中国手机市场占全球份额高达42%
       注:PPS(Programmable Power Supply)可编程电源,属于USB PD3.0中支持的一种Power Supply类型,是一种使用USB PD协议输出的可以实现电压电流调节的电源。PPS规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式。


↑上面配图为 :收编了不代表大家力往一处使
 

以下为行业大佬们,助力快充协议及设备通用性趋于统一的张良计:

  ►:谷歌规定安卓7.0及以上系统,使用USB接口设备必须支持PD协议

  ►:USB-IF现有重要成员包含:英特尔,谷歌,高通,苹果,微软,三星,联想,惠普,戴尔及绝大部分手机厂商和IC方案厂商等等1014个左右会员

  ►:USB-IF规定PD2.0及以上协议必须使用USB-Type-C接口

  ►:USB-IF不允许支持PD+PPS协议的USB接口通过非PD协议来调节电压电流

  ►:USB-IF和中国工信部泰尔实验室解释,PD+PPS充电协议规定,只对 C to C 接口有效,对Ato C 接口无影响

  ►:C to C 接口支持3A及以上电流必须要支持PD协议,同时必须有E-Marker芯片

↑上面配图为 :张良计
 

至此,由产业链自上而下看,USB 协会、标准制定、接口芯片、代工厂和消费终端的业界巨头都不遗余力推进 USB-C的普及。各家厂商在原有的旧的标准,只要不违背原则的,可以在PPS基础上保持向下兼容,快速充电标准,好像有望逐渐走向统一。

  
       然而,面对竞争激励到红海多年的手机市场,快充技术领先的厂商并不愿意就此被USB-IF及安卓等组织束缚着手脚,把自己手机独有卖点的快充技术做成同质化的技术,看看所有的手机厂商几乎都是在高端手机才会配备顶级的快充,一个快充功能的增加能让机型定价高几百到上千元,(想想买个基于PD协议的高功率充电器,就能让P30支持到40W快充,对照相机没有感觉的很多人是  不是就不需要买贵近2000元的P30Pro)


算一算成本帐:

  •   USB-IF协会虽然是非盈利组织,但是加入USB-IF的会员,需要签署一份“会员合约”,了解“USB-IF反垄断指南”、“USB-IF行为守则”、“USB-IF保密协定”等相关资料,每年需要缴纳约为2.8万人民币的年费,高通QC协议仅仅需要9000人民币左右认证费。
  •   每款USB-C连接器的认证测试费用大约为8.5万人民币。
  •   PD协议需要Type-C输出,高端手机端又都是Type-C输入,这样快充普遍突破3A电流用Cto C线材又需要E-Marker芯片及Test ID认证
  •   iPhone用的Type-C to Lightning因为用的是PD协议所有要通过Test ID+MFi多重认证,仅线材用C94芯片就约为20元人民币

  注:TID即Test ID,是由USB-IF协会颁发的测试号。在产品通过USB-IF协会认可的第三方实验室(百佳泰)检测后就会送往协会认证,从而获得一个Test ID编号。厂商可以通过TID号在协会网站上查到对应产品的测试报告。TID号获取的大致流程程就为:成为USB-IF协会会员→第三方测试机构取样测试→USB-IF协会发放TID号→厂商后续会员费用支付。

↑上面配图为 :分别妥协,有漏洞的规定,繁杂的快充市场并不会很快统一到PD协议的PPS框架里面,修炼多年的武功,有漏洞当然是要用的 (配图娱乐成分高)


各手机厂商过桥梯:
 然而PD3.0+PPS是各个沟通参与方分别妥协的产物,手机生产厂商结合自身的市场定位,扣成本和差异化型号定价的需求做出了以下过桥梯:

  •   新款基于安卓7.0以上手机都支持PD协议充电,但是握手10W左右低功率快充(低于7.5W好意思面对BC1.2协议中的DCP-7.5W吗?事实上市售的手机非PD快充用PD充电基本在10W左右,良心的就更高点功率!)
  •   不用PD协议标配的高功率充电头清一色是A口输出,清一色配A to C线材,大于3A电流都定制增加双电源正极线来保证安全。
  •   用高通QC快充协议,绝大部分用QC3.0不用QC4.0或4.0+(PD3.0+PPS收编后的分支,要遵循PD协议了)

小编整理的:
错综复杂的USB-IF命名及速度及供电规格及部分充电协议(点击查看4K原图)

↑上面配图为 :全文精华几乎都在这里了



写在最后:看完全文的亲们,知道了:

  • 为什么前2年手机厂商都不会第一时间把全部平台都从Micro-B升级到Type-C (现在低端都很有大量的再用)

  • 为什么厂商高通快充方案的对QC4.0/4.0+不上心,都是配QC3.0了

  • 为什么都配A to C线材了

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