协议三,触发快充!浅谈手机的充电协议

前言

随着手机充电的不断发展,功率从原来的五福一安(5V/1A,5W),一卢(5V/2A 10W)发展到现在的240w,甚至实验室里面还有300w的试验版本,而高功率手机充电器也越来越普遍。充电协议作为充电中重要的一环,是充电器充电的重要依据,如果不了解充电协议,就会闹出“120w充电器充我的67w手机会不会爆炸”的超级大笑话。但是不同品牌的原装充电器对于其他品牌的兼容情况普遍较差,而一些多协议充电头,多协议充电宝说明书上写的充电协议支持让人也看得眼花缭乱,所以今天就捋一下各种充电协议,然后狠狠地套公式😋一波带你看懂中年男人三大乐趣之一的充电头。长文不易,给点电池奖励一下我罢😋

公有协议

PD协议

PD协议是一种公版充电协议,全称为“USB Power Delivery(USB PD)”,是由USB-IF(USB Implementers Forum)组织制定的一种标准协议。它是一种基于USB接口的快速充电技术,可以实现高达240W的最大功率输出,为各种设备提供更快、更高效、更安全的充电方式。目前PD协议已经迭代到PD3.1版本,PD充电器可以提供5V、9V、15V、20V,28V,48V等不同的电压,以及0.5-2A、1-3A、3-5A、等不同的电流,通过同时调整电压与电流,实现向下兼容,所以pd协议可以实现最高达240W的充电功率。PD快充的兼容性最广,因为它是一个行业标准,几乎所有的USB Type-C接口设备都支持PD协议。目前来说,pd协议应用最多的的档位是100w(20v 5A)档位,65w(20V 3.25A)档位,240w(48v 5A)档位暂时没有什么设备支持,而140w(28v 5A)档位在Mac book,和某一些充电宝的输入上(比如酷态科15号Ultra单口输入140w)得到了应用。一般手机的高功率原装充电器支持65w的PD快充,比如小米,iqoo的120w原装充电器。而100w一般用于笔记本的C口PD输入。

QC协议

QC协议(Quick Charge)是由高通开发的公版快速充电技术,也是最早的高压快充协议,目前已经迭代到了QC 4.0+版本,充电功率最高可达100W。由于是手机芯片的龙头大哥,所以高通很早就在自家芯片商集成了快充协议,但是很多非高通处理器的手机也是可以支持QC快充协议,因为PD快充协议兼容QC协议。所以协议主要应用于搭载高通芯片的设备,并且向下兼容较低版本的QC协议。但是由于PD的崛起,高通从QC4开始就过渡到了基于PD的充电协议,所以QC已经是PD的形状力。

PE协议

PE 协议由联发科推出,全称为Pump Express,其特点是允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压。依次也经历了PE(10W以内的功率)、PE+(增加了12V、9V 和7V 三个档位)、PE 3.0(绕过充电IC进行充电,可减少发热)三代。虽然同为芯片厂商,但PE 协议除了魅族以外(魅族还是那么爱发哥,可惜没有在合适的时候遇上最好的发哥),很少有手机支持,所以又是一个失落的公版协议。

PPS协议

PPS快充协议是一种由USB-IF组织推出的快速充电技术规范。它是USB Power Delivery(PD)协议的一个扩展,或者说是它的一个补丁,它允许设备在充电过程中实时调整电压,从而提升充电效率并减少充电器的发热。PPS快充协议与USB PD协议的关系密切。USB PD协议通过USB-C接口实现设备和充电器之间的电力传输和通讯,支持高达100W的功率输出。PPS作为PD协议的一个扩展,引入了可编程电源供应(Programmable Power Supply)的功能,使得设备可以在充电过程中动态调整电压,进一步优化充电效率和安全性,这也是未来快充协议的发展方向。


UFCS协议——融合快充协议

UFCS协议,全称Universal Fast Charging Specification,中文名为融合快充标准,是由中国信通院牵头,结合华为、OPPO、vivo、小米及其他多家终端、芯片企业和产业伙伴共同制定的。UFCS的设计初衷是规范移动终端的快速充电方式,克服当前各种快充协议之间不兼容的问题,为用户打造一个快速、安全、兼容的充电环境。

UFCS协议也是可调压快充,充电过程中电压可以不断变化。使用D+/D-引脚进行通讯。输出电压分为 5V、10V、20V、30V 四个可编程的档位(类似 PD3.0的 PPS Programmable Power Supply 调压)。调压精度为10 mV,比PPS调压更加精密。

目前已经商用的UFCS协议最大电压为20V电压档位。绝大部分手机和平板支持的UFCS档位为二倍压(充电电压最高10V),充电电流最高为3A,充电功率为33W,所以这是一个比较常见的档位。部分设备支持的UFCS充电功率更高一些,华为Mate Pad Pro 13.2寸,最高支持88W UFCS协议。

私有协议

FCP和SCP——华为篇

FCP(Fast Charge Protocol)协议:最高18W

  18W档位(9V/2A),类似高通的QC2.0,但不兼容。这个协议现在基本已经淘汰,除了18w档叫FCP,其他档位都是SCP协议。

SCP(Super Charge Protocol)协议:

  22.5W档位 这个档位有两个方案,老款22.5W快充(5V/4.5A或4.5V/5A),这个是华为早期的22.5w方案,后面更新为(10V/2.25A)档,现在华为商城已经没有老款的22.5W充电器了,而新款的22.5W档位不兼容旧款的22.5W档位,在给老手机买充电器的时候,需要注意一下,不然只能触发保底9V/2A充电。如图所示,这些都是采用老款22.5W方案的手机。

  40W档位(10V/4A):这个档位开始采用高电压方案,搭载的手机较多,首发于华为Mate20pro。

  66W档位(11V/6A)首发于华为Mate40pro上,这个档位很有意思,比OPPO的65W多1W,比小米的67W少一W,莫不是三家的暗暗较劲?

  88W档位(20V/4.4A)首发于华为Mate60系列上,这个是华为的新一代充电功率,按照华为一代快充协议用两代的规律上,个人认为Mate70系列应该还是88W

  100W档位(20V/5A)首发于华为Nova9Pro上,作为目前华为所支持的最大充电功率,目前在nova系列搭载。

Mi Charge Turbo或Mi PPS——米系篇

27W档位:(9V/3A)这个作为小米首个超越18W的快充档位,首发于“妥妥用一天”的小米9上面,不过这个实际上只要支持QC3.0 classB的充电器就可以触发,是一个公版协议。

33W档位:(11v/3A)红米K30pro最先搭载,这个作为当时米系手机的泛用低功率快充,是重要的过渡功率档

45W/50W/55W档位: 分别搭载于小米9Pro(10V/4A),小米10Pro(10V/5A),小米11(11V/5A)上,这些档位更像是小米对于这个电压的探索,最终55W作为米系手机中的(10V-11V 5A)的泛用兼容档位,作为触发不了20V高压档位的设备或充电器快充方案。

67W档位:首发于小米11Pro上,有(11V/6.1A)和(20V/3.25A)两个方案,但是都需要带有小米协议芯片的6A线才能触发,这个档位取代了33W泛用性低功率快充的地位,搭载于小米的性价比手机上。诶,乍一看和小米55W混起来了是吧?这两个档位区别就是线材,5A线是55W,6A线就是67W。

90W档位:这个档位出现时间比120W还晚,规格是(20V/4.5A),也就是需要5A承载能力的线,根据小米的刀法,这个档位应该是用来取代67W的地位,20V电压段的次级快充档。

120W档位:这个首发于小米10Ultra上,作为旗舰手机的最大充电档,规格是(20V/6A),和55W与67W区别一样,5A为90W,6A为120W。

210W档位:这个仅搭载于红米Note12探索版上,规格为(20V10.5A),是目前米系快充实装的最大功率,并且采用的是10.5A承载能力的线材。这个是小米快充方面的的探索,距离成为普及还有一段距离(当然也可能不卷快充卷电池去了)

Vooc/SuperVooc充电协议——OPPO

20W和25W档位:分别搭载OPPO Find 7和OPPO R5/OPPO N3上,参数分别是(5V/4A)和(5V/5A)

33W档位:规格是(11V/3A)

50W档位:规格为(10V/5A)

65W/67W档位:规格为(11V 6A)

80W档位:(11V/7.3A)

100W档位(11V/9.1A)

125W档位(20V/6.25A)

150W档位(20V/7.5A)

240W档位(24V/10A)

FlashCharge——vivo系

33W/44W/55W/66W:规格上都是11V的电压,然后是3A,4A,5A,6A的电流

80W/100W/120W/200W:规格上是20V电压,电流参数依次是4A,5A,6A,10A

Apple 2.4A——苹果充电协议

iPhone 手机均支持 Apple 2.4A 和 PD 两种快充协议。

Apple 2.4A 快充协议:支持最高功率 12W,iPhone 6 ~ iPhone 16 系列均支持 Apple 2.4A 的协议,充电速度是祖传五福一安(5V/1A)的两倍;

PD 快充协议:iPhone 8 ~ iPhone 16 系列均支持 PD 快充协议,最高功率可达 27W(9V/3A)(iPhone 13/14/15 Pro Max 实测峰值功率可达 27W,iPhone 16 全系)。

AFC协议——三星

AFC(Adaptive Fast Charging)协议是三星的私有协议。从三星S20Ultra开始首次将充电功率提供到了45W,但与其他的手机品牌不同,三星的快充协议“加速快充2.0”实际上为公版的PPS快充,目前只要支持45W(9V/5A)的PPS的PD3.0的输入都可以对三星触发最高功率快充,在2024年,三星的充电功率和苹果可以做一桌的。

  比较主流的牌子基本都在这了,至于努比亚,红魔,魅族这些实在没有精力去搜集了,它们实际上也是PPS协议快充,但是网上能搜到的资料又较少,所以直接开始下一个流程罢,套公式。

实操部分

仪器

要知道一个输入源可以为哪一些设备提供怎么样的功率输入,我们需要这样一个小东西——快充协议检测仪,下面以这个Power Z的检测仪来作为示例。实际上检测仪只是作为一个中转站,有一个输入口和一个输出口以及一块显示屏幕。

正式环节

如果想了解一个充电器或者充电宝,看评测是最快捷的方法,而充电头网所做的评测是最多的,所以我借用一下他的评测图作为讲解,图片的来源来自充电头网(侵权请联系我马上删除)

目前多协议充电器稍有起色,所以这次我们以酷态科15号氮化镓充电器作为讲解,这个充电器有四个接口,但实际上主要看大功率输出口,话不多说,第一个C口,上图

从图片上看到是不是有这些协议?FCP、AFC、QC3.0、PD3.1、PPS、QC5、DCP、Apple 2.4A 和 Xiaomi 120W

首先最明显的就是这个小米120W协议,所以这个充电头可以为米系产品提供最高120W充电功率,并且向下兼容各种档位。比如小米13Pro可以满血120W输入,K60也可以触发67W的快充。

然后是公版的PD3.1协议输出,这个标注了输出功率为140W,也就是说它可以为支持PD3.1的设备提供140W的功率输入,比如MacBook Pro 16 M1 Max这款笔记本,酷态科15号Ultra充电宝的输入。

然后下面的话就需要分析电压档位,从所显示的内容来看,该端口实测具备 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A、28V/5A 六组固定电压档位,以及5-11V/5A、5-20V/3A两组 PPS 电压档位。

首先苹果系手机可以达到峰值功率27W了,固定电压档(9V/3A)直接明晃晃的写出来了。

然后就可以判断出三星的满血45W快充有了,因为三星的45W快充是(15V/3A)规格,并且是PPS协议形式,所以从5-20V/3A这里就可以看出来了

20V的PPS档位也有点搞头,魅族,努比亚这些都采用了这个PPS的电压档,但是只有3A的输出能力,所以一些机型不能够满血输出,但是高功率快充是没问题的。比如魅族20Pro,它是80W快充,也就是(20V/4A)规格,所以只能达到60W的快充档位,而努比亚Z30Pro的120W(2 0V/6A)也是同理,也是60W档位。

但是OPPO,华为系的手机就没办法高功率输出了,首先没有检测出OPPO的VOOC协议,然后OPPO走的是高电流路线,这个C口电流输出能力最高为6A,所以OPPO只能走常规18W(9V/2A)路线了。华为只检测到了FCP协议,也就是最高18W输出,还是9V/2A输出。

至于vivo的话,评测中并没有提及,我在以X100作为示例去查找资料的时候,发现了以下的一些观点(我不会挨绿石寒吧)它在宣传中宣传支持100W的PD快充,然而实际上与这款充电器使用的时候只能触发5-20V/3A的PPS档位,功率在48W档位,也就是12V/3A,然后在后续系统更新下只能到27W,也就是9V/3A规格。

答案揭晓

电压电流握手情况如图

可视化功率在这里

结语

OK,写了这么多,就到这里了,第一次写这么长的文章,三天写写又停停,有很多地方都有点草率,但是内容量怪多的,有一些情况查资料又查不到,太难办了。

中年男人三大乐趣,充电头,路由器,NAS之一的一些东西就到这里,你们看懂了吗?没看懂欢迎在评论打一架,也可以吐槽一下自己的充电问题,作为一个不折不扣的续航党,我一定会给你......点个赞😋

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