時下快充這個話題持續升溫，從百度指數檢索反饋出來的數據顯示，這個詞匯1年不到關注度已經超越了移動電源等老牌產品，躋身上升最快的熱詞。就目前而言，快充包含了眾多標準，除了充電五分鐘通話兩小時的oppo vooc閃充，還有以高通為代表的QC2.0、QC3.0，mtk為代表的mtk pe2.0、pe3.0，USB PD協會的pd2.0、pd3.0等。縱觀整個市場，這四大標準以高通qc2.0、3.0發展最為迅猛，已經形成自己的生態鏈，涵蓋了手機、充電器、充電寶、車充，以及無人機領域，周邊產品多達上百款，相比其他3大快充產品總和還多。下面充電頭網就以高通快充為例，給喜歡快充的小伙伴帶來高通qc2.0/3.0的前世今生介紹。 ┃ 前世 “充電5分鐘，裝逼2小時。“這句話實際上暗示我們，手機對快充技術的渴求源于手機使用模式的改變。功能機時代的手機只有通話和短信功能，屏幕、處理器也比智能機省電的多，使用頻率和消耗功率和智能機不可同日而語。從當年的2.5Wh能量到今日的15Wh能量，手機電池能量在短短十年足足飆升了6倍，手機的使用時間卻從3天降低到了1天。加上蘋果帶領的一波不可換電池的風氣，于是座充萬能充和備用電池這種外部充電方案自然和我們說了再見。手機15Wh的能量全部依靠一個小小的充電/數據接口輸入手機。這段短短的電路成了真正的充電瓶頸。跟大多數的行業標準演進的過程一樣，手機充電回路的結構從帶線的充電器轉變為USB充電頭，經歷了很長的一段時間。而手機端接口從各廠商百花齊放到miniusb在智能機上初露鋒芒，又是一段不短的時間過去了。然而隨著手機輕薄化和智能化，miniusb卻以比當初更快的速度被microusb所取代。2008年htc跟google發布了第一款android智能手機g1，隨后g2、g3、g4等等接二連三上市，前幾款筆者還清晰的記得均為miniusb接口，到了gx后初次看到microusb接口，隨后這一接口基本統治了android智能機。在手機電池無法拿出充電，而邊沖邊玩對手機體驗的負面影響甚大，對手機安全性也有潛在的負面影響的情況下原本對于手機不是那么緊要的一個參數，這里姑且戲稱之為”充電/裝逼時間比“，開始成為影響用戶使用體驗的一個重要因素，這推動了新一代快充技術的誕生。 ┃ 今生 1、應運而生 在快充技術發展的初期，充電速度提高的瓶頸主要是microusb接口本身所能承載的電流上限問題。
 
圖1.MicroUSB結構圖
上圖是一個microusb 接口的機械圖。可以看到microusb的針腳十分細小。這使得線與接口的接觸電阻比大口USB大。因此通過充電電流時產生的熱量更多。與此同時，可供散熱的面積卻比USB-A接口小得多。USB-IF規定的USB-DCP（USB專用充電接口）協議，USB專用充電器提供的充電電流上限是1.5A。然而手機電池容量的快速發展使這個協議很快就過時了。5V1.5A充電電流已經越來越不夠用了。 高通雖然是處理器與基帶芯片方面的翹楚，但是電源管理這塊，并不是他們的強項。彌補自身短板，通常有兩種方式，投入研發或者是擴張收購。高通選擇了收購，對象正是加州的smb公司，不造的小伙伴可以度娘“高通收購xxx”，這在2012年算是行業的重磅新聞，不亞于今天xxx收購飛兆一樣。隨后，在2013年初，高通就推出Quick Charge 1.0。在5V的充電電壓下，將手機充電電流提升到2A，這已經接近了Microusb口安全使用的極限了。充電電流從5V1A提升到到5V2A，手機的充電方案的改變，主要是機內降壓電路的變化。從原本的線性降壓充電為主，逐步轉變為開關降壓充電。而外部充電頭并沒有本質的變化，只是單純的功率提升，以及引入較高的線損補償，以便提高充電電流。 2、高壓充電，業界春風 高通并不是usb if協會核心成員，不能左右usb接口形態，更不會參與標準的制定。在QC1.0中實現的5V2A充電電流，事實上已經接近了microusb的物理極限。即使做了很多的優化，microusb接口因長期使用后接觸松動，在充電電流的作用下microusb接口燒壞甚至導致充電中手機起火的案例也偶有發生。要在不改變接口的情況下進一步提高充電速度，就需要引入更高的充電電壓（HVDCP）。高通為usb接口設計了一套通過改變USB接口的d＋、d－兩腳電壓，實現充電頭手機相互識別的握手協議。在手機通過握手協議申請更高電壓后，充電器就輸出手機申請的電壓。
圖2.USB QC2.0 9V充電
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圖3.USB QC2.0 12V充電
而不支持QC2.0的手機則得到5V電壓，使快充充電器仍然向下兼容5V普通充電器。這就是高通QC2.0的充電方式。根據電壓檔位的不同，又可以細分為classa和classb兩個版本。其中A級標準支持5V、9V和12V三種電壓，適用于智能手機、平板電腦以及其它便攜式電子設備。B級則支持20V電壓，最大可以輸出40w功率，應用用對充電速度要求更高的設備。 世界上超過8成的手機充電器都來自中國廣東，由于傳統USB充電器同質化嚴重，技術門檻低，5v USB充電器的價比白菜，利比紙薄。目前的價格已經降到每瓦一元以下，高通qc2.0快充的出現，不光滿足了手機用戶對充電時間的需求，還讓參與推動普及的整個供應鏈賺到了合理的利潤。 高通發布了qc2.0后，一大批上游芯片廠商開始滿血復活，如參與標準制定的pi、愛瓦特、飛兆等；此外，還造就了賽爾康、奧海、辰陽、坤興、航嘉、天寶等大一批年出貨量過億只的充電器代工廠誕生；還成就了anker、aukey、澤寶、掘寶、棒谷等一批跨境電商。 對比下3個月來快充、移動電源、充電器的百度指數上升速度。
圖4.關鍵詞“快充”的百度指數上升趨勢
快充在2015年前還是一片空白，上升速度沒有鋪墊，更沒有培育，而是直接爆發。可見用戶廠商對手機充電速度的渴望到了饑渴的程度，這樣的發展速度簡單粗暴。 3、后2.0時代，速度與效率并重 在QC2.0大獲成功的同時，方案本身的缺點也開始暴露出來。首先，在元件工藝水平一定的情況下，高壓差（充電輸入電壓和手機電池電壓的差）帶來較高的傳輸效率的同時也帶來較低的降壓效率。由于手機空間的局限，對充電降壓帶來的發熱遠比其他領域的充電應用敏感。因此，QC2.0提高充電速度后，提高充電效率，降低手機發熱就成了一個重要的課題。2015年9月，高通在香港宣布推出其第三代快速充電技術Quick Charge 3.0。作為快速充電技術的第三代產品，QC 3.0在同類產品中首次采用最佳電壓智能協商（IntelligentNegotiation for Optimum Voltage，INOV）算法。INOV是由QualcommTechnologies開發的全新算法，旨在幫助便攜設備具備選定所需功率電平的能力，以在任意時刻實現最佳功率傳輸，且最大化效率。具體一點說，QC3.0可以通過手機與充電器的協商，讓充電器的輸出電壓以0.2V的臺階升降。配合相應的算法可以實現充電效率的最優化。
 
圖5.QC3.0 6.5V充電的電壓圖
QC2.0/3.0的生態鏈 高通qc2.0在規劃初期，就以生態鏈的方式運營，在這個鏈條里，高通大膽借鑒了蘋果的made for ios（mfi）認證體系，這也是繼mfi、usb－if之后的又一標準認證嘗試。 高通的qc2.0／qc3.0生態鏈中分為三類成員，首當其沖的是高通自己，代表性的產品是smb系列輸入模塊，高通規定凡是輸入端需要通過qc2.0/qc3.0認證的產品，如充電寶、手機，都必須要使用其這套充電系統，這是高通獲取利潤的來源之一；其次是qc2.0/qc3.0的輸出識別方案，這部分高通是完全開放的，這也是qc2.0/qc3.0能在短短1年誕生100多款應用的中堅力量；除此之外，第三個就是高通跟ul合作的認證規范，凡是打上高通qc2.0/qc3.0認證的產品，都需要提交到ul位于臺北的實驗室測試，這里測試費用是按照單個usb接口來計算的，費用約3000美金，約合人民幣16000元。需要注意的是，ul將會在東莞的松山湖建立一個認證實驗室，目前已經在籌備，屆時大陸廠商就不用發到臺北做測試，方便不少。 與高通qc2.0/qc3.0輸出端呈現出百花齊放的局面相比，輸入端僅由smb擔當，這成為高通qc2.0/qc3.0普及過程中的一個障礙。原因有兩點，首先是這套模塊設計初衷時給手機用的，由于其獨特的bga封裝，供應鏈普遍反映很難加工，完全不適用于移動電源；其次，這套模塊的性能并不出眾，無法跟上快充的發展步伐，因此很多24w快充的手機上，幾乎看不到這套模塊的身影。 高通qc2.0/qc3.0生態鏈產品涵蓋了充電器、充電寶、車充等配件，但是卻忽視了日常使用中不起眼的數據線。因此，很多用戶用了副廠數據線后，出現了損壞手機、不兼容等問題，消費者均歸咎到了高通頭上，這點高通就顯得很無辜。 高通qc2.0/qc3.0的普及，首當其沖離不開手機廠商在前期的大力推動，而后期，更是離不開跨境電商客戶的支持，以anker、aukey、ts、cho、ravepowe、閃電狼為代表的廠商，開發了眾多極具特色，深受用戶喜愛的應用，使得qc2.0/qc3.0的可玩性大大增強。 高通qc2.0/qc3.0除了日常看到的手機快充應用，還延展到了無人機等領域。未來，還會有更多的智能設備接入快充平臺。
圖6.QC 2.0/3.0之父，高通全球電源事業部門高級總監Everret Roach（左），右邊是高通WiPower 無線充老大
4、未來 高通qc2.0/qc3.0趕上了mircousb退市前最后一波熱度，甚至是減緩了microusb退出手機舞臺，但是新接口USB-typeC取代Microusb的大趨勢不會逆轉。雖然在USB-typeC上依舊可以實現QC2.0/3.0充電，甚至比在Microusb上工作的更好，也確實能看到了同時支持qc2.0/qc3.0與type－c的手機。但是特性上更先進，功能更強的USB-PD協議正在崛起。從google nexus轉向USB-PD協議可見，以蘋果、ms、google、intel為代表的四大天王主導的type－c已經異軍突起，形成一股不可忽視的中堅力量。 對于用戶而言，四分五裂的快充標準已經跟使用體驗漸行漸遠。而高通與usb－if的博弈，將會讓原本已經硝煙四起的行業充滿了變數；明修棧道暗渡陳倉，高通也在拉攏usb－if成員為其開發qc3.0+usb pd的多合一識別方案，還在秘密跟usb－if組織商討未來融合策略。 還記得qc2.0規范中的class b版本么，高通其實有希望通過20v電壓輸出來使QC占據部分輕薄筆記本充電市場份額，只是苦于自己在pc領域的影響力不足，在推進過程中心有余而力不足。 說到這，不得不提及一下mtk的pe3.0。mtk在此前的快充軍備競賽當中，生態鏈中的產品十分稀少，并沒能與高通抗衡。但這次，mtk選擇與usb－if合作，在pe3.0中選擇與usb pd融合，從5v 1.5a 5v 3a兩檔的充電規范的兼容就能看出你中有我，我中有你的味道，由此可見，快充標準競賽中，沒有永遠的敵人，只有永遠的利益。 未來快速充電之路將走向何方，讓你我與充電頭網共同見證。 版權所有，請勿轉載。 相關閱讀： 開發者現身說法：關于MFi認證你必須要知道的事情 老司機解讀手機快充芯片的工作原理和設計要求 USB-IF發布USB-C充電器認證LOGO及許可機制 關于USB TYPE-C，這顆芯片知多少？ 關于雙面Micro-USB插頭 你想知道的都在這里 關于五號電池 你想知道的都在這里 IEC正式采用USB Type-C?、USB PD和USB3.1規范 小靈專欄：從入門到精通 全面了解USB Type-C（上） 小靈專欄：從入門到精通 全面了解USB Type-C（下）
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