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USB PD与Type-C带来了什么样的快充江湖?

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USB PD与Type-C带来了什么样的快充江湖?

发布日期:2018-01-20 00:00 来源:http://www.zdtconn.com 点击:

USB PD与Type-C带来了什么样的快充江湖?


     无线充电与快充是今年备受瞩目的手机卖点。对于引领风向的苹果iPhone X 而言,令人欣慰的是:支持快充,无线充电支持市面上流行的Qi无线充电标准;令人失望的是:并非远距离快速无线充电,快充需要另外购置充电器。当下的无线充电产品似乎还处于1.0时代,与消费者希望的像wifi一样可走到哪充到哪还有差距,而标准不统一的快充却已迅速"收割"人心得到普及。

如今快充标准难统一,既有来自高通、联发科芯片组厂商的协议,又有来自三星、华为等OEM厂商部署的各自专有协议,还有从计算机扩散到移送设备的USB-PD。伴随USB Type-C应用进入快车道,USB-PD协议逐渐进入大众的视线。在USB-IF组织发布USB-PD 3.0重要更新与谷歌主导USB-PD协议的背景下,有人认为USB PD有一统快充标准的优势。

那么,无线充电与快充未来将上演怎样的剧情?USB PD与Type-C融合下,快充将走向何处?




    苹果采用无线快充是事实,采用基于USB Type -C PD的快充也是事实。这两种充电技术目前已同时被品牌手机厂商采用或者即将采用。无线充电的优势是避免端口反复被插拔;有线充电的优势是可以充得更快,可边充电边使用手机,还可以连接DOCK进行多种应用等。当然,有线充电是默认的充电模式,也就是手机必须支持的模式。在可以预见的几年内,鉴于成本、效能、距离、使用场景等因素,Type-C PD快充和无线快充将会是共存的局面,无线快充通常是客户可选的配置,而Type-C PD充电方式将会是普遍的。"Cypress区域市场经理朱雄辉先生对无线充电与有线充电的趋势进行了分析预测。



     目前,无线充电还存在功率低、效率低、发热高、辐射大等技术问题难以解决。对于无线充电与有线快充而言,两者偏向的应用场景有所不同。对于不同人群,对于充电方式的追求也不同,高科技从业人员一致性的倾向于快充,普通消费者更倾向于无线充电。在没有大规模无线充电发射设备的情况下,无线充电和快充相比,短期内可能吸引力不大。" 苏州易能微电子科技有限公司总经理吴钰淳如是说。

本期《封面故事》快充专题采访嘉宾对于无线充电与有限快充的发展趋势,一致认为:

针对不同应用场景,两者有各自的优势,因此未来将是并存的关系,有线快充将是手机的标配,而有无线充电还需要技术的更新才可以实现更普遍的应有。




     众所周知,快充标准天下纷争,目前针对移动设备的有线快充标准就有10多种,既有来自高通、联发科芯片组厂商的协议,又有来自三星、华为等OEM厂商部署的各自专有协议,还有从计算机扩散到移送设备的USB-PD。这些协议执行同样的功能,即在移动设备和电源适配器之间进行通信,协商所需的电压、电流来为移动设备提供更高的功率,实现更快的充电效率。

快充标准自由地"诞生"与"成长",既然有线快充依然是主趋势,那么快充世界标准不统一、各家标准不兼容的痛点是否会得到解决呢?是否会有哪个标准豪气地一统天下?

"为了解决这一问题,USB组织为了解决这个问题推出了USB PD。"Cypress区域市场经理朱雄辉先生表示,"如果大家细读USB PD协议,就会发现USB PD是一个交互性很强的协议,非常灵活,是目前市场上非常先进的充电协议。鉴于时间、成本、技术成熟度、兼容性的考虑,USB PD将成为主要趋势。"

在2017年春节旗舰,USB-IF组织发布了USB PD 3.0的重要更新,正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply)。




    高通QC是最知名的快充标准,在快充界起着风向标的作用。高通发布QC4.0就是向USB PD3.0 靠拢的标志性事件。




     恩智浦半导体安全接口和电源事业部大中华区资深营销经理张锡亮以USB PD 3.0与QC4.0"共存"为例,对两者的共存关系进行了解读:

两者的共存关系取决于需要充电的便携式设备,系统发出PD协议讯号请求充电或发出QC讯号请求充电,此时充电设备就要按照被要求的充电模式充电,这就意味着充电设备需内置能读取QC和PD两种协议讯号的功能。

     USB PD起源于计算机领域,QC是智能手机领域的宠儿。两个快充标准从平行关系变得有交叉,在竞争也在融合。张锡亮认为:"QC与USB PD融合,等于计算机、手机两个最大的个人设备市场联手,未来能否撬动更大的市场?我认为会有,但不会很快出现。"

"快充的发展以时间、成本、成熟度、兼容性为参考维度,因此可以断定USB PD充电模式将形成主要的压倒性的趋势是确认无疑的。" 朱雄辉先生肯定的表示。

USB PD3.0相对PD2.0的最大的调整就是支持PPS充电。

     早期,快充标准以提高USB充电电压的为主,将5V提升到10V甚至20V;OPPO VOOC闪充为快充提供了另一种思路,在5V电压下使用并联分流的形式将充电电流提升到4A~5A,当然,其代价是为成本高的充电线和连接器买单。"Dialog公司电源转换业务部市场营销高级总监Scott Brown对快充两大派系--高压小电流与低压大电流的发展进行了概述。

PD2.0只支持固定档电压,PD3.0可实现3.0~11.0V直充,可调整电压幅度为20mV,也支持5V、9V、15V、20V固定挡,即从5V扩展到{3.0~11.0V,15V,20V}的范围。

PPS可调整电压幅度为20mV,意味着可实现低压大电流直充。

    据悉有部分手机厂商希望直接在适配器上实现恒流直充控制,而不是放在手机端。但是USB-IF终究没有同意这一点。主要考量是,恒流机制可能导致某些情况下,输出电压的剧烈波动,不利于手机内部的Bypass路径管理,及手机内部基带模块的供电安全。

    PPS模式,该模式对比当前更为普遍的高压快充,具有两大优点:

       - 大功率充电时,电池温度不会大幅升高,充电更安全;

       - USB PD在通讯上采用专门的CC线通过数据包的形式进行通信,相比高压快充靠检测D+/D-电平变化来决定充电状态更加可靠与灵活。

快充最核心的问题就是协议的兼容性、可靠性与稳定性。USB PD协议恰恰覆盖到了这些要点。

    USB Type-C是一种电子设备接口标准,是Type-A/B的升级版本。2014年8月,USB IF发布了USB Type-C接口1.0标准。Type-C设备和应用场景众多,现在所有使用USB接口的地方都可Type-C代替。

    USB Type-C接口可以使用被动式线缆处理高达3A的电流,这意味着最高达15W(5V*3A)的功率,这对一些应用来说已经足够了。但若需要高功率,必须部署一种快充协议,比如USB PD、QC等快充协议。

    如果Type C接口不支持USB PD标准,那么意味着这个设备支持的最大电压为5V、最大电流为1.5A,基本也就"告别"快充了。因此,不支持USB-PD协议的Type-C端口不能应该用于PC、手机主机、Dock、Dongle、充电器、移动电源等设备,但可以用于U盘之类的简单外设。

     一个带Type C接口并支持USB PD标准的设备最高可以支持20V/5A,也就是100W的效率,不过基于成本考虑,大多数充电设备只支持60W以下的功率,大多数为27W、36W 或 45W 的设计。60W以上的充电功率意味着3A以上的充电电流,这便需要导入更昂贵的电缆;65W以上的充电适配器需要导入PFC技术,充电适配器的功率组件也将更昂贵。

朱雄辉先生强调,快充趋势已经明确,只等市场向深度演变。 基于"USB PD+Type-C"的快充将成为主流的快充模式,与充电相关的各产业将向此方向靠拢。未来两三年内,将会有大量手机、电脑及外设采用USB PD充电方案。


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