快充技術:USB Power Delivery 和 Quick Charge™ 介紹

 

          手機、電腦等科技產品性能越趨強大、螢幕面積越來越大,連帶耗電量也逐漸增加,如何實現快速充電是使用者關心的話題。但是,在用戶體驗中,以下現象成為了消費者困擾的難題:

  • 手機具備快充功能,但是充電速度為什麼依舊很慢?
  • 快充安全有隱患?充電爆炸成恐慌。
  • 邊滑手機邊充電,手機發熱惹驚慌?!

 

          市面上的產品品質參差不齊,消費者若使用不符合規範的充電器進行充電,或是使用標準不合的充電器,亦或者使用了劣質線材,手機不但無法實現快充功能,更會產生安全隱患。關於快充,您又知多少?

 

快充原理:

          在電學上,電壓(伏特,V)乘以電流(安培,A)就可以得到功率(瓦特,W),充電瓦數越高,代表充電所需的時間越短。現在的快充技術可透過以下三種方式實現:

  1. 高電壓低電流模式:增強電壓,提高充電功率
  2. 低電壓高電流模式:提高電流,加強充電功率
  3. 高電壓高電流模式:增強電壓,提高電流

 

          簡單來講,快充就是在安全的負載範圍內,有效提升產品充電速度並縮短充電時間。目前市面上熱議的快充技術,包括高通推出的 Quick Charge™(QC) USB 開發者論壇所定義的 USB Power Delivery(PD)。

 

» 什麼是 USB Power Delivery?

          USB Power Delivery(USB PD)是利用USB(Universal Serial Bus)線纜,最大可支援100W供電受電的USB供電擴充標準。過往USB最大供電功率分別為USB 2.0(2.5W)、USB 3.0(4.5W)、BC 1.2版本(7.5W),現在一躍至100W供電受電,因此筆記型電腦、平板電腦等以往無法支援的設備也能進行供受電,可支援的設備大幅擴大。

          USB PD 使用 USB Type-C® 連接器,可在以往 USB 傳輸資料的同時進行供電,涵蓋手機、相機、充電寶、平板電腦、筆記型電腦、顯示器等,用一條線簡單搞定充電及資料傳輸。另外還支援 Alternate Mote 模式,可處理視訊訊號。使用一個 USB 端口就可以進行資料傳輸、供電受電、視訊訊號傳輸,從而搭建簡單、便利性高的環境。

 

» USB Power Delivery(USB PD)技術

USB Power Delivery(USB PD) 1.0 規範中對供電能力的設定分為五個級別(Profile 1~5):

  • Profile 1(提供5V@2A,10W供電;適用手機等各類可擕式裝置)
  • Profile 2(提供5V@2A、12V@1.5A、10~18W供電;適用平板電腦或外接儲存裝置)
  • Profile 3(提供5V@2A、12V@3A 36W供電;適用超極致筆電等裝置)
  • Profile 4(提供5V@2A、12/20V@3A 60W供電;為microUSB支援的最大供電規格,適用All in One電腦)
  • Profile 5(提供5V@2A、12V@5A、20V@5A 100W供電;用於標準A/B與USB Type-C®連接頭,適用液晶顯示器、平板電視)

          USB PD 1.0 支援四種電壓5V、9V、15V、20V,最高100W,並向下相容USB 3.2/2.0、BC 1.2/1.1/1.0,並有5種Profile。USB PD 2.0可使用Type-A、Tyep-B及Type-C介面。到了USB PD 3.0,僅能使用USB Type-C®介面,並加入PPS(Programmable Power Supply)。

 

» USB PD 2.0 vs. USB PD 3.0

USB PD 2.0 USB PD 3.0
連接器類型 Type-A / Type-B / Type-C 僅有 Type-C
最大輸出功率 100W 100W
Fast Role Swap (FRS) X 支援
Programmable Power Supply (PPS) X 支援
Authentication X 支援

 

» 什麼是QC快充

          Quick Charge™(QC)為高通公司(Qualcomm)所研發的快充技術,只要有搭載旗下驍龍 Snapdragon 系統晶片的安卓手機,皆可使用其快充技術。除了支援多款採用驍龍 Snapdragon 處理器的手機外,也支援部分其他品牌的處理器。QC 快充技術推出的歷史版本如下:QC 1.0支援10W起;QC 2.0支援15W起;QC 3.0支援18W起;QC 3+支援18W起;QC 4 支援18W(A)/27W(B)起;QC 4+支援18W(A)/27W(B)起;QC 5支援45W起。

          2020 年高通(Qualcomm)推出商用快速充電技術 Quick Charge™ 5(QC 5),可支援 Android 智慧手機大於 100W 充電功率的快充晶片。其效率較前一代高 70%,充電速度快4倍,5分鐘可使裝置電量從0%充至50%;同時採用高通(Qualcomm)旗下充電功率智慧識別配接器技術,可在最高電力轉換傳輸效率下確保充電安全、延長裝置電池的壽命。

          除此之外,QC 5 不但相容於之前的 QC 4+、QC 4、QC 3 和 QC 2,而且延續 QC4,一樣能運用於 USB-PD 和 Type-C 技術,並相容於 USB Type-C 協議等產業標準,因此可進而擴充到其他裝置。

 

» QC4+ vs. QC5

版本  Quick Charge™ 4  Quick Charge™ 5
輸出功率 18W-100W 45W->100W
固定輸出電壓 5V, 9V, 12V, 15V, 20V 5V, 9V, 12V, 15V, 20V
可程式設計輸出電壓 PPS 20VProg APDO PPS 20VProg APDO
支援介面 僅支援Type-C 支援Type-A、Type-C 和其他

 

          GRL 實驗室為 USB-IF 和 Qualcomm 授權之認證實驗室,可針對 USB PD 和 QC 快充進行認證測試。作為 USB-IF 和 Qualcomm 的忠實合作夥伴,能為各大廠商提供第一手技術消息,專業的測試團隊能為您及時發現問題根源、加速取得認證!

 

 

本文件中規格特性及其說明若有修改恕不另行通知。

USB、USB-C®、USB Type-C®和USB-IF是USB Implementers Forum的註冊商標
Qualcomm & Quick Charge™是 Qualcomm Incorporated的註冊商標

免責聲明

本資訊僅為便於參照而提供。本資訊不是且不應視為 USB Implementers Forum (USB-IF) &Qualcomm 之正式通訊。USB-IF 之正式通訊可於其網站 usb.org 取得,或直接自 USB-IF 取得。Qualcomm之正式通訊可於其網站https://www.qualcomm.com/取得。

 

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