在現代人對於智慧型手機的高度依賴下,對手機要求的使用時間越來越長,在手機功能增加的同時也增加了電量的消耗,導致電量常常拉警報

除了單純加大手機電池容量這個最直接的方法,能加長手機的使用時間外,能在短時間充電內獲得更大儲電量的快充技術也開始被注意,這項功能也成為各家廠商的必爭之地,那麼要如何實現快充這項功能呢?快充的概念又是甚麼呢?

先從最基本的USB充電說起,USB 2.0 是目前在手機上最多使用的傳輸介面,下圖是在 USB 2.0 Type A 上(就是你最常看見的 USB 2.0 介面),各腳針的對應功能及對應線色

在了解各個腳針的功能後,接下來就是充電配置的問題了,在 USB 2.0 上發布的 BC(Battery Charging Spec.)v1.1中,供電電流從原本的500mA可提高至1.5A,充電配置分別有下列三種

標準下行埠(Standard Downstream Port,SDP),5V電壓,提供500mA電流,可傳輸數據
在 USB可攜裝置(Portable Device,下文簡稱 PD)處於未能進行 USB枚舉(Enumerated)的低電量狀態下連接至 USB Port(HOST),USB Port(HOST)會先提供 100mA 給 PD 使用,直到  PD 有足夠的電量啟動  SoC 進行 USB枚舉後,提供電流會拉高至 500mA

充電下行埠(Charging Downstream Port,CDP),5V電壓,提供1.5A電流,可傳輸數據

專用充電埠(Dedicated Charging Port,DCP),5V電壓,提供1.5A電流,不可傳輸數據

而 PD 對於其連接上的 USB Port(HOST),會以下列順序辨別這三種充電配置

1.PD 會在 D+ 送出 0.6V,然後檢測 D- 電壓

 a.D- 電壓低於 0.6V,則 HOST 為 SDP

 b.D- 電壓為 0.6V,HOST 有可能為 DCP 或 CDP ,則進入步驟 2

2.PD 在 D+ 上再加高送出電壓

 a.D- 電壓沒有隨之加高,則 HOST 為 CDP

 b.D- 電壓跟 D+ 電壓相同,為短路狀態,則 HOST 為 DCP

雖說是可以再拉高安培加快充電速度,然而一般傳統 Micro USB 最多只能做到 5V/2A(10W)的充電規格,且單純拉高安培的效果其實有限,在未有完善的硬體配合下更會加大各項硬體的負擔

所以接下來就要講快充技術的部分了,本篇以高通的 Quick Charge 技術為介紹主題,但是實際上並非只有此項快充技術,下圖是各家廠商技術的簡介表格,給各位參考

Quick Charge 是以提高輸入電壓的方式增加輸入 PD 的瓦數,來達到快充的效果,在 Quick Charge 2.0 Class A 中,MICRO USB 上提供最高 24W 的輸出,而 USB Type-C 上更可到達 36W

此處可以下載高通官方提供,經過 Quick Charge 2.0 認證的裝置列表(PDF)

符合 QC 2.0 的充電裝置可提供5V、9V或12V的輸出電壓、2A電流,對於提供給不支援 QC 2.0 之 PD 充電使用,充電裝置則會以一般的5V/2A進行輸出,以下是 Quick Charge 2.0 的協議申請過程

1.支援 QC 2.0 之 PD 接上充電裝置,這時 D+ 和 D- 為短路狀態,為 DCP 模式,輸出為 5V/2A

2.PD 在 D+ 送出 0.6V 電壓,因為 D+ 和 D- 短路,D- 電壓也會隨之上升

3.PD 在 D+ 送出的申請電壓持續超過1.25秒後,若有具備 QC 2.0 的充電裝置會將 D+ 和 D- 的短路斷開,D+ 仍為 0.6V,D- 則降為 0V

4.此時 PD 的檢測到 D- 電壓降為 0V,表示此充電裝置支援 QC 2.0

5.接下來 PD 會改變 D+ 和 D- 電壓,向充電裝置申請不同的輸出電壓要求,然後充電裝置依照 PD 送出的 D+ 和 D- 電壓組合,提供個別對應的輸出電壓,下表為對應表格

在此有幾點要說明:

1.不支援 QC 2.0 的 PD 即便使用支援 QC 2.0 的充電裝置充電也不會產生問題,因為充電裝置初始預設為 5V,且該 PD 並不會提出協議申請來改變電壓,造成電壓過高的問題出現

2.輸入 PD 的電壓電流都會透過自身內部的電源IC電路,再度轉換成電池所需的輸入規格,才會輸入電池

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