協議三,觸發快充!淺談手機的充電協議

前言

隨着手機充電的不斷發展,功率從原來的五福一安(5V/1A,5W),一盧(5V/2A 10W)發展到現在的240w,甚至實驗室裏面還有300w的試驗版本,而高功率手機充電器也越來越普遍。充電協議作爲充電中重要的一環,是充電器充電的重要依據,如果不瞭解充電協議,就會鬧出“120w充電器充我的67w手機會不會爆炸”的超級大笑話。但是不同品牌的原裝充電器對於其他品牌的兼容情況普遍較差,而一些多協議充電頭,多協議充電寶說明書上寫的充電協議支持讓人也看得眼花繚亂,所以今天就捋一下各種充電協議,然後狠狠地套公式😋一波帶你看懂中年男人三大樂趣之一的充電頭。長文不易,給點電池獎勵一下我罷😋

公有協議

PD協議

PD協議是一種公版充電協議,全稱爲“USB Power Delivery(USB PD)”,是由USB-IF(USB Implementers Forum)組織制定的一種標準協議。它是一種基於USB接口的快速充電技術,可以實現高達240W的最大功率輸出,爲各種設備提供更快、更高效、更安全的充電方式。目前PD協議已經迭代到PD3.1版本,PD充電器可以提供5V、9V、15V、20V,28V,48V等不同的電壓,以及0.5-2A、1-3A、3-5A、等不同的電流,通過同時調整電壓與電流,實現向下兼容,所以pd協議可以實現最高達240W的充電功率。PD快充的兼容性最廣,因爲它是一個行業標準,幾乎所有的USB Type-C接口設備都支持PD協議。目前來說,pd協議應用最多的的檔位是100w(20v 5A)檔位,65w(20V 3.25A)檔位,240w(48v 5A)檔位暫時沒有什麼設備支持,而140w(28v 5A)檔位在Mac book,和某一些充電寶的輸入上(比如酷態科15號Ultra單口輸入140w)得到了應用。一般手機的高功率原裝充電器支持65w的PD快充,比如小米,iqoo的120w原裝充電器。而100w一般用於筆記本的C口PD輸入。

QC協議

QC協議(Quick Charge)是由高通開發的公版快速充電技術,也是最早的高壓快充協議,目前已經迭代到了QC 4.0+版本,充電功率最高可達100W。由於是手機芯片的龍頭大哥,所以高通很早就在自家芯片商集成了快充協議,但是很多非高通處理器的手機也是可以支持QC快充協議,因爲PD快充協議兼容QC協議。所以協議主要應用於搭載高通芯片的設備,並且向下兼容較低版本的QC協議。但是由於PD的崛起,高通從QC4開始就過渡到了基於PD的充電協議,所以QC已經是PD的形狀力。

PE協議

PE 協議由聯發科推出,全稱爲Pump Express,其特點是允許充電器根據電流決定充電所需的初始電壓。依次也經歷了PE(10W以內的功率)、PE+(增加了12V、9V 和7V 三個檔位)、PE 3.0(繞過充電IC進行充電,可減少發熱)三代。雖然同爲芯片廠商,但PE 協議除了魅族以外(魅族還是那麼愛發哥,可惜沒有在合適的時候遇上最好的發哥),很少有手機支持,所以又是一個失落的公版協議。

PPS協議

PPS快充協議是一種由USB-IF組織推出的快速充電技術規範。它是USB Power Delivery(PD)協議的一個擴展,或者說是它的一個補丁,它允許設備在充電過程中實時調整電壓,從而提升充電效率並減少充電器的發熱。PPS快充協議與USB PD協議的關係密切。USB PD協議通過USB-C接口實現設備和充電器之間的電力傳輸和通訊,支持高達100W的功率輸出。PPS作爲PD協議的一個擴展,引入了可編程電源供應(Programmable Power Supply)的功能,使得設備可以在充電過程中動態調整電壓,進一步優化充電效率和安全性,這也是未來快充協議的發展方向。


UFCS協議——融合快充協議

UFCS協議,全稱Universal Fast Charging Specification,中文名爲融合快充標準,是由中國信通院牽頭,結合華爲、OPPO、vivo、小米及其他多家終端、芯片企業和產業夥伴共同制定的。UFCS的設計初衷是規範移動終端的快速充電方式,克服當前各種快充協議之間不兼容的問題,爲用戶打造一個快速、安全、兼容的充電環境。

UFCS協議也是可調壓快充,充電過程中電壓可以不斷變化。使用D+/D-引腳進行通訊。輸出電壓分爲 5V、10V、20V、30V 四個可編程的檔位(類似 PD3.0的 PPS Programmable Power Supply 調壓)。調壓精度爲10 mV,比PPS調壓更加精密。

目前已經商用的UFCS協議最大電壓爲20V電壓檔位。絕大部分手機和平板支持的UFCS檔位爲二倍壓(充電電壓最高10V),充電電流最高爲3A,充電功率爲33W,所以這是一個比較常見的檔位。部分設備支持的UFCS充電功率更高一些,華爲Mate Pad Pro 13.2寸,最高支持88W UFCS協議。

私有協議

FCP和SCP——華爲篇

FCP(Fast Charge Protocol)協議:最高18W

  18W檔位(9V/2A),類似高通的QC2.0,但不兼容。這個協議現在基本已經淘汰,除了18w檔叫FCP,其他檔位都是SCP協議。

SCP(Super Charge Protocol)協議:

  22.5W檔位 這個檔位有兩個方案,老款22.5W快充(5V/4.5A或4.5V/5A),這個是華爲早期的22.5w方案,後面更新爲(10V/2.25A)檔,現在華爲商城已經沒有老款的22.5W充電器了,而新款的22.5W檔位不兼容舊款的22.5W檔位,在給老手機買充電器的時候,需要注意一下,不然只能觸發保底9V/2A充電。如圖所示,這些都是採用老款22.5W方案的手機。

  40W檔位(10V/4A):這個檔位開始採用高電壓方案,搭載的手機較多,首發於華爲Mate20pro。

  66W檔位(11V/6A)首發於華爲Mate40pro上,這個檔位很有意思,比OPPO的65W多1W,比小米的67W少一W,莫不是三家的暗暗較勁?

  88W檔位(20V/4.4A)首發於華爲Mate60系列上,這個是華爲的新一代充電功率,按照華爲一代快充協議用兩代的規律上,個人認爲Mate70系列應該還是88W

  100W檔位(20V/5A)首發於華爲Nova9Pro上,作爲目前華爲所支持的最大充電功率,目前在nova系列搭載。

Mi Charge Turbo或Mi PPS——米系篇

27W檔位:(9V/3A)這個作爲小米首個超越18W的快充檔位,首發於“妥妥用一天”的小米9上面,不過這個實際上只要支持QC3.0 classB的充電器就可以觸發,是一個公版協議。

33W檔位:(11v/3A)紅米K30pro最先搭載,這個作爲當時米系手機的泛用低功率快充,是重要的過渡功率檔

45W/50W/55W檔位: 分別搭載於小米9Pro(10V/4A),小米10Pro(10V/5A),小米11(11V/5A)上,這些檔位更像是小米對於這個電壓的探索,最終55W作爲米系手機中的(10V-11V 5A)的泛用兼容檔位,作爲觸發不了20V高壓檔位的設備或充電器快充方案。

67W檔位:首發於小米11Pro上,有(11V/6.1A)和(20V/3.25A)兩個方案,但是都需要帶有小米協議芯片的6A線才能觸發,這個檔位取代了33W泛用性低功率快充的地位,搭載於小米的性價比手機上。誒,乍一看和小米55W混起來了是吧?這兩個檔位區別就是線材,5A線是55W,6A線就是67W。

90W檔位:這個檔位出現時間比120W還晚,規格是(20V/4.5A),也就是需要5A承載能力的線,根據小米的刀法,這個檔位應該是用來取代67W的地位,20V電壓段的次級快充檔。

120W檔位:這個首發於小米10Ultra上,作爲旗艦手機的最大充電檔,規格是(20V/6A),和55W與67W區別一樣,5A爲90W,6A爲120W。

210W檔位:這個僅搭載於紅米Note12探索版上,規格爲(20V10.5A),是目前米系快充實裝的最大功率,並且採用的是10.5A承載能力的線材。這個是小米快充方面的的探索,距離成爲普及還有一段距離(當然也可能不卷快充卷電池去了)

Vooc/SuperVooc充電協議——OPPO

20W和25W檔位:分別搭載OPPO Find 7和OPPO R5/OPPO N3上,參數分別是(5V/4A)和(5V/5A)

33W檔位:規格是(11V/3A)

50W檔位:規格爲(10V/5A)

65W/67W檔位:規格爲(11V 6A)

80W檔位:(11V/7.3A)

100W檔位(11V/9.1A)

125W檔位(20V/6.25A)

150W檔位(20V/7.5A)

240W檔位(24V/10A)

FlashCharge——vivo系

33W/44W/55W/66W:規格上都是11V的電壓,然後是3A,4A,5A,6A的電流

80W/100W/120W/200W:規格上是20V電壓,電流參數依次是4A,5A,6A,10A

Apple 2.4A——蘋果充電協議

iPhone 手機均支持 Apple 2.4A 和 PD 兩種快充協議。

Apple 2.4A 快充協議:支持最高功率 12W,iPhone 6 ~ iPhone 16 系列均支持 Apple 2.4A 的協議,充電速度是祖傳五福一安(5V/1A)的兩倍;

PD 快充協議:iPhone 8 ~ iPhone 16 系列均支持 PD 快充協議,最高功率可達 27W(9V/3A)(iPhone 13/14/15 Pro Max 實測峯值功率可達 27W,iPhone 16 全系)。

AFC協議——三星

AFC(Adaptive Fast Charging)協議是三星的私有協議。從三星S20Ultra開始首次將充電功率提供到了45W,但與其他的手機品牌不同,三星的快充協議“加速快充2.0”實際上爲公版的PPS快充,目前只要支持45W(9V/5A)的PPS的PD3.0的輸入都可以對三星觸發最高功率快充,在2024年,三星的充電功率和蘋果可以做一桌的。

  比較主流的牌子基本都在這了,至於努比亞,紅魔,魅族這些實在沒有精力去搜集了,它們實際上也是PPS協議快充,但是網上能搜到的資料又較少,所以直接開始下一個流程罷,套公式。

實操部分

儀器

要知道一個輸入源可以爲哪一些設備提供怎麼樣的功率輸入,我們需要這樣一個小東西——快充協議檢測儀,下面以這個Power Z的檢測儀來作爲示例。實際上檢測儀只是作爲一箇中轉站,有一個輸入口和一個輸出口以及一塊顯示屏幕。

正式環節

如果想了解一個充電器或者充電寶,看評測是最快捷的方法,而充電頭網所做的評測是最多的,所以我借用一下他的評測圖作爲講解,圖片的來源來自充電頭網(侵權請聯繫我馬上刪除)

目前多協議充電器稍有起色,所以這次我們以酷態科15號氮化鎵充電器作爲講解,這個充電器有四個接口,但實際上主要看大功率輸出口,話不多說,第一個C口,上圖

從圖片上看到是不是有這些協議?FCP、AFC、QC3.0、PD3.1、PPS、QC5、DCP、Apple 2.4A 和 Xiaomi 120W

首先最明顯的就是這個小米120W協議,所以這個充電頭可以爲米系產品提供最高120W充電功率,並且向下兼容各種檔位。比如小米13Pro可以滿血120W輸入,K60也可以觸發67W的快充。

然後是公版的PD3.1協議輸出,這個標註了輸出功率爲140W,也就是說它可以爲支持PD3.1的設備提供140W的功率輸入,比如MacBook Pro 16 M1 Max這款筆記本,酷態科15號Ultra充電寶的輸入。

然後下面的話就需要分析電壓檔位,從所顯示的內容來看,該端口實測具備 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A、28V/5A 六組固定電壓檔位,以及5-11V/5A、5-20V/3A兩組 PPS 電壓檔位。

首先蘋果系手機可以達到峯值功率27W了,固定電壓檔(9V/3A)直接明晃晃的寫出來了。

然後就可以判斷出三星的滿血45W快充有了,因爲三星的45W快充是(15V/3A)規格,並且是PPS協議形式,所以從5-20V/3A這裏就可以看出來了

20V的PPS檔位也有點搞頭,魅族,努比亞這些都採用了這個PPS的電壓檔,但是隻有3A的輸出能力,所以一些機型不能夠滿血輸出,但是高功率快充是沒問題的。比如魅族20Pro,它是80W快充,也就是(20V/4A)規格,所以只能達到60W的快充檔位,而努比亞Z30Pro的120W(2 0V/6A)也是同理,也是60W檔位。

但是OPPO,華爲系的手機就沒辦法高功率輸出了,首先沒有檢測出OPPO的VOOC協議,然後OPPO走的是高電流路線,這個C口電流輸出能力最高爲6A,所以OPPO只能走常規18W(9V/2A)路線了。華爲只檢測到了FCP協議,也就是最高18W輸出,還是9V/2A輸出。

至於vivo的話,評測中並沒有提及,我在以X100作爲示例去查找資料的時候,發現了以下的一些觀點(我不會挨綠石寒吧)它在宣傳中宣傳支持100W的PD快充,然而實際上與這款充電器使用的時候只能觸發5-20V/3A的PPS檔位,功率在48W檔位,也就是12V/3A,然後在後續系統更新下只能到27W,也就是9V/3A規格。

答案揭曉

電壓電流握手情況如圖

可視化功率在這裏

結語

OK,寫了這麼多,就到這裏了,第一次寫這麼長的文章,三天寫寫又停停,有很多地方都有點草率,但是內容量怪多的,有一些情況查資料又查不到,太難辦了。

中年男人三大樂趣,充電頭,路由器,NAS之一的一些東西就到這裏,你們看懂了嗎?沒看懂歡迎在評論打一架,也可以吐槽一下自己的充電問題,作爲一個不折不扣的續航黨,我一定會給你......點個贊😋

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