电池系列之“常见快充技术”

“充电5分钟，通话2小时”，这句广告文案让OPPO红遍2015年，其自主研发的快充技术VOOC，也申请了高达18项专利，将最快充电速度提升了4倍以上。快充似乎也已经深入人心，目前上面上支持快充的手机越来越多，快充似乎已经成了手机的标配，下面就目前主流的一些快充技术进行介绍。

1、快充的原理

目前的快充方案大致分为以下三种：

• 高电压恒定电流模式：一般手机的充电过程是，先将220V电压降至5V充电器电压，5V充电器电压再降到4.2V电池电压。整个充电过程中，如果增大电压，产生热能，所以充电时，充电器会发热，手机也会发热。而且这样功耗越大，对电池损害也是越大的。

• 低电压高电流模式：在电压一定的情况下，增加电流，可以使用并联电路的方式进行分流，恒定电压下，进行并联分流之后每个电路所分担的压力越小，在手机中也进行同样处理的话，这个每条电路所承受的压力也就越小。

• 高电压高电流模式：这种方式同时增大电流与电压，这样由公式P=UI可知，这种方式是增大功率最好的办法，但增大电压的同时会产生更多的热能，这样其中所消耗的能量也是越多，并且电压与电流不是无限制的随意增大。

2、常见快充技术

目前主流的快充技术主要有以下几种：USB PD、高通的Quick Charge技术、联发科的Pump Express Plus技术、三星的AFC（Adaptive Fast Charge）、华为的FCP和SCP、OPPO的VOOC技术以及TI的Max Charge快充技术等。在手机上高通的Quick Charge最为常见，以各家旗舰手机产品为主。苹果采用的是USB PD，采用联发科芯片的手机厂家自然就只能选择Pump Express Plus技术了。

下面就一一介绍相关的一些快充技术。

2.1、高通QC

高通的Quick Charge x.0是一套全面的电池管理技术，通过增加电流和电压的方式提升充电速度，到目前为止，高通已经推出了五个版本的QC标准了，具体特性如下：

• QC1.0：电压电流提升到5V@2A，充电时间缩短40%。

• QC2.0：相比起旧有标准，QC2.0划时代的改变了充电电压，从保持了多年的常规的5V提升至9V/12V/20V，与QC1.0保持相同2A电流下实现了18W大功率电力传输，并且线材不需要特殊处理旧有线材都能够通用。QC2.0分为A级和B级两种行业标准，A标准：5V，9V和12V输出电压，B标准：5V，9V，12V和20V输出电压。增大电压，功率是上去了，效率却下降了。电压每提高一档，效率约下降10%，这些能量大部分转化为热量，所以20V电压档几乎就没人用了，只保留了5V、9V、12V三个档。

• QC3.0：在QC2.0 9V/12V两档电压基础上，进一步细分电压档，采用独特的最佳电压智能协商（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage，INOV）算法，以200mV为一档设定电压，最低可下探至3.6V最高电压20V，并且向下兼容QC2.0。由于全面使用了Type C接口取代原来的Micro USB接口，最大电流也提升到了3A，因为电压更低所以效率提升最高达38%，充电速度提升27%，发热降低45%。QC3.0好是好，可是谷歌不同意啊，你高通单独搞一套怎么行，用我的系统就必须给我用USB PD协议，胳膊扭不过大腿，高通服软，又推出QC4.0。

• QC4.0：再次提升功率至28W，并且加入对USB PD的支持。取消了12V电压档，5V最大可输出5.6A，9V最大可输出3A，并且电压档继续细分以20mV为一档。

• 但是在发布QC4.0标准短短6个月之后，高通又推出了升级版的QC4+标准。QC4+并不需要搭配全新的芯片使用，包括了QC4的全部优势，外加三项增强功能。通过包含以下全部三项功能，制造商可获得4+的如下改进：

• 双路充电（Dual Charge)：双路充电已是早期版本中的选项、但目前更强大，在终端中包含第二个电源管理集成电路(IC)。通过双路充电对终端充电，分散充电电流，可以实现更少的发热量并且缩短充电时间。

• 智能热平衡：智能热平衡进一步增强“双路充电”，设计为自动通过温度最低的线路充电，消除热点以优化充电。

• 先进安全功能：QC4已包含严密的内置安全协议，QC4+更进一步并且设计为同时监控终端外壳和连接器温度水平。该额外保护层有助于防范过热和短路或损害Type-C连接器。

2.2、MTK PEP

MTK的Pump Express快充技术分为两种，一种带Plus一种不带Plus，带Plus的可以可提供24W(12V)甚至更高的输出功率，而不带Plus的则可提供10W(5V)的输出功率。

Pump Express Plus支持输出高达15W以上的大功率充电器，可将移动设备的典型充电时间最多缩短高达50%。Pump Express Plus的快充技术支持5V、7V和9V三种充电电压，充电电流均为1.67A。从理论上来说，Pump Express Plus快速充电技术可以在30分钟内给一块2060mAh的电池充满75%的电量。

联发科的Pump Express Plus的原理和高通Quick Charge大同小异，都是在保证充电电流2A的基础上，通过加大充电器到手机USB端口的电压来实现更大的充电功率。目前最新的版本是PE3.0，将充电电流提高到5A，充电效率提升至95%，超过20道保护设计，兼容PE2.0、PE、Type-C 3.0A、BC1.2等协议。

2.3、三星AFC

三星的快充协议为AFC(Adaptive Fast Charge)，充电参数为5V/2A、9V/1.67A。网上相关资料比较少，哪位同仁有的话可以共享一下。

2.4、华为FCP&SCP

华为的快充技术分为两种：FCP(Fast Charge Protocol) 9V@2A快充、SCP(Super Charge Protocol) 5V@4.5A和4.5V@5A。详细可参考李宗健分享的《华为快充协议解读》一文。

2.5、一加DASH极速闪充

类似OPPO的VOOC闪充技术，原装充电器最高也能够输出5V/4A功率。巧合的是也拥有了5级防护技术，从充电适配器到手机端，每一丝电量都会经过5道全端式保护技术：适配器过载保护、闪充条件判定保护、接口过载保护、电池过载保护、电池熔丝保护。不过还是那句话，OPPO和一加的闪充头和充电线必须买原装配件，很多爆炸事件其实都是消费者购买了赝品以及非原装配件所导致。

2.6、OPPO VOOC

OPPO VOOC是一种低电压高电流的充电技术，相比传统充电速度提升4倍，在充电器和电池电路中都整合了MCU单片微型计算机来取代降压电路，并且MCU单片微型计算机能够自动检测充电设备是否支持快充。30分钟可以充到3000mAh电池的75%，目前只有OPPO自家产品才能使用该技术。

实际上OPPO VOOC闪充技术就是采用低电压高电流模式，保证充电速度的同时也能减少手机充电时适配器与手机的发热情况。不过这项技术的兼容性相对比较狭窄，只有Find 7才能匹配使用。而且后续由于充电器也进行瘦身，适配器参数改为了5V@4A，相比市面上能达到24W的适配器优势已经不那么明显了。

2.7、Moto Turbo Charger

如今的Moto虽然已经大不如前，但是在快充技术上还是杠杠的。Moto X Style和Moto X极随机附送的一体式快充头（类似OPPO Find 7快速充电器不可分离）的充电效果让我们印象深刻，从快充头规格我们可以看到其最高支持5V/9V/12V三档电压，电流分为了2.85A/2.15A两个档次，最高输出25W充电功率。

2.8、vivo双引擎闪充

不少消费者觉得vivo双引擎闪充技术也很快，和普通那些兼容QC2.0机型相比甚至略胜一筹，其实是vivo在QC 2.0基础上升级而来。根据官方介绍这主要得益于其采用双充电芯片和双充电电路，配以vivo定制闪充电池，带来了两倍于普通手机充电速度，特有九重充电防护系统，充电更快同时也更安全。从vivo X7Plus的原装快充头来看，输出功率有9V/2A和5V/2A两种规格。

2.9、魅族mCharge 3.0

虽然魅族PRO 5和魅族PRO 6都配备了24W快充头，但是魅族却将它们所搭载的快充技术区分为mCharge 2.0和mCharge 3.0。前者基于MTK PEP，后者则是MTK PEP 2.0。除此以外，两款机型充电头支持的技术也不同。值得一提的是，魅族PRO 6除了沿用USB Type-C接口，相比魅族PRO 5还把USB规范提升到3.1版本，类似上文提到联想ZUK Z1提供更快的数据传输速度。

2.10、金立闪电快充

金立闪电快充技术和vivo双引擎闪充技术类似，也采用了双充电芯片设计，两套充电芯片可实现智能调节充电电流，有效缓解快速充电带来的手机发热现象。以金立M6和金立M6 Plus为例，前者最高支持9V/2A快充标准，后者则是12V/2A。

2.11、展讯SFCP

SFCP（Spreadtrum Fast Charge Protocol），最大支持20V充电。

2.12、USB-PD

USB PD3.0协议V1.1一统快速充电的技术规范PPS(Programmable Power Supply)，以实现对高通QC4.0/3.0、联发科PE3.0/2.0、华为FCP/SCP及OPPO VOOC等快充方案的收编；同时规范了新版本的USB接口将不允许通过非USB-PD协议来进行电压调整。USB PD是一个利用USB接口实现最大可供给100W电力的标准。目前，USB PD标准分10W、18W、36W、60W和100W五级“规格”，电压采用5V、12V和20V，电流为1.5A、2A、3A和5A。

快充的实现方式无非两种：高压小电流和低压大电流。比如QC2.0、PE2.0、FCP等就属于高压小电流快充方式的代表，而像SCP、VOOC等属于低压大电流快充方式的代表。

PPS标准的PD协议实现了对高压小电流和低压大电流两种快充方式的全面覆盖，为实现快充标准统一奠定了强有力的基础。

PD协议相对于其他快充协议具有可靠性好、安全性高，扩展性强等特点。一般的快充协议只是通过简单地识别D+/D-，或者判断VBUS电压电流就实现了握手的过程，所以市面上很多方案商为了节省成本，采用普通的MCU就把整个协议的握手过程模拟出来，门槛非常低，造成的直接后果就是安全性低。

而PD协议需要经过BMC编解码、4B5B编解码、CRC检验等一系列操作后才能完成整个握手过程，一般的MCU无法实现，所以，PD协议芯片通常需要采用专用芯片。

此外，PD协议是一种通信协议，可以通过通信方式知道双方的带载能力、放电状态、电池状态、认证信息等，对于系统来说，能够获取对方的信息越多，越有利于双方配合以及对异常情况的把控，正因如此，PD协议在安全性方面要远优于其他协议。

同时，其他快充协议只能实现一对一的快速充电，他们聚焦的只有“充电”，而PD协议聚焦的是一对多的“智能”电源管理，在不久的将来，一个Type-C口实现充电、视频传输、音频传输、数据拷贝的情景将随处可见。

2.13、BC1.2

BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举，以及识别应用端口类型的协议。USB BC1.2规定了三种端口类型，分别为标准下行端口SDP、专用充电端口DCP和充电下行端口CDP。

SDP这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值挂起时为2.5mA，连接时为100mA，连接并配置为较高功率时为500mA。

DCP这种端口不支持任何数据传输，但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持较高充电能力的墙上充电器和车载充电器，无需枚举。

CDP这种端口既支持大电流充电，也支持完全兼容USB 2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电阻，也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。

2.14、TI

TI MaxCharge快充技术集成了5A单节锂离子电池充电器电路，在电流高达5A的时候支持高达14V的输入电压。向下兼容高通Quick Charge 2.0的9V、12V两档电压，对联发科Pump Express Plus的7V、9V、12V支持也不在话下。与现有电池充电器相比，该技术将充电时间减少一半以上，最高可将充电时间减少60%。

以上就是针对目前市面上常见的一些快充方案进行简单的介绍，参考了很多网上的相关资料，此处就不一一列出了，感谢各位前辈的总结

2017年底召开的《泰尔论坛2017快充技术标准与应用研讨会》，会上公布了中国首部快充标准《移动通信终端快速充电技术要求和测试方法》（已公开发布，标准号为YDB 195-2018），包括快充模式、类型、连接结构、硬件测试、适配器电气性能要求、标准协议类型及使用范围等，涵盖了A、B、C、D、E五大快充协议，分别为：高通协议、华为快充协议、USB PD协议、MTK协议、VOOC闪充。

今天是2019年第一天，顺祝各位看官新年快乐，也借着这篇“快充技术”祝各位在工作上“快速充电”、生活上“超速充电”