USB PD协议概述
在快充技术领域,我们常常提到OPPO的VOOC(或DASH)和华为的FCP,这些技术都基于TYPE-C接口。然而,对于PD(Power Delivery)协议,可能大家还比较陌生。接下来,我们将深入探讨USB PD协议的核心内容,特别是USB PD3.0的定义。
USB PD协议是由USB标准化组织制定的快速充电标准,最新版本为3.0,以Type-C接口为输出标准,提供最高100W的充电能力。这项标准经过数年的发展与演变,已经成为行业内广泛认可的充电技术。因此,我们日常所提及的PD快充,通常便是指PD 3.0技术。
值得注意的是,尽管USB-PD协议的充电器通常以Type-C接口输出,但这并非唯一判断标准。支持PD协议的充电器必须使用Type-C接口,但Type-C接口并不必然支持PD协议。PD协议提升了Type-C接口的默认最大功率,从5V/2A提升到了100W。这一特性在快充市场的统一方面扮演着关键角色,尤其是自谷歌要求Android7.0及以上版本手机必须支持PD快充协议以来,其地位更是不可撼动。
PPS的特点及其优势
PPS是PD3.0的供电类型,支持灵活的电压电流调节,具备更高的电压调节精准度,有利于快充市场的统一体。PPS(Programmable Power Supply)以其独特的优势崭露头角,不仅可以灵活调节电压电流,还整合了高压低电流与低压大电流两种充电模式。特别值得一提的是,PPS规范将电压调幅精细至20mV一档,相较于QC3.0标准更为出色,实现了电压调节的超高精准度。
市场上的快充解决方案
如今,随着支持快充的手机日益增多,市场上主要存在两大解决方案。
高压低电流和低压大电流是现有快充的主要方案,其中OPPO的VOOC和华为的SuperCharge等技术因其显著成果而备受关注。其中,高压低电流快充方案在市场上颇常见,包括高通QuickCharge、联发科PEP以及华为FCP等技术方案。而低压大电流快充方案同样引人注目,OPPO的VOOC以及华为的SuperCharge的技术方案取得了显著成效。
USB PD协议的技术革新
GaN技术的应用
众所周知,充电功率的提升可以通过增大电流或电压,或两者同时提升来实现。然而,电压与电流的增加并非无限制,因为过高的电流或电压会导致手机显著发热。Type-C接口在未实现USBPD协议之前,其默认最大支持5V/3A的输出,但一旦配备了USBPD协议,其输出功率可提升至高达100W。
氮化镓材料因其物理特性在充电器中的应用提升了效率与紧凑性,成为快充技术的关键发展方向。氮化镓,这种新型半导体材料,以其出色的物理特性,如宽禁带、高热导率、耐高温等,在多个领域发挥着重要作用。近年来,随着技术的进步和成本的降低,氮化镓在消费类电子领域的应用也日益增多,充电器便是其中之一。
得益于GaN电力电子器件的高开关频率、高能量密度以及高能量转换效率,GaN PD快充技术得以实现更高的功率输出、更紧凑的体积以及更高的转换效率,为消费者带来了更为便捷和高效的充电体验。
PD3.0的新功能
PD3.0协议增强了设备间的通信功能,并通过数字证书提升安全性,同时保持与PD2.0的兼容性。对设备内置电池特性的详细描述进行了增强,使得连接双方能更清晰地了解彼此的电源状况,进而制定出合理的供电策略。此外,通过增强PD通信功能,现在设备能够识别软硬件版本并进行软件更新,使得设备的兼容性得到显著提升,同时简化了软件更新的流程。
增设了数字证书及数字签名功能,这一PD3.0的关键特性,确保了所有TYPE-C产品必须拥有USB-IF组织颁发的数字证书才能顺利通信。PD3.0与PD2.0在硬件层面完全兼容,使得产品升级变得简单而无需硬件改动,仅需在线软件升级即可。
Type-C接口的优势
Type-C的优点及未来趋势
Type-C接口因其正反插入便捷性、高电力传输能力和快速数据传输速度被广泛应用于现代电子设备,成为快充协议的理想接口。发展USB-PD并采用Type-C接口基于其众多独特优势,如支持正反插入、高电力传输(最大100W)以及快速传输速度(最高10Gbps)等。
特别是对于USB-PD快充协议而言,Type-C接口以其100W的最大功率成为了理想之选。尽管USB3.1下的USB-A接口也能达到此功率,但其尺寸过大,难以满足轻薄电子设备的需求。相较之下,Type-C接口则成为了时代的宠儿,其通用性和便捷性在当今电子设备中显得尤为突出。
随着PD3.0的普及,用户将享受到更大的便利。无论是笔记本、手机,还是100W以下的数码电子设备,都将受益于这一技术进步。可以说,PD3.0已经为未来的充电模式指明了方向。