隨著USB Type-C標(biāo)準(zhǔn)到Release 2.1，USB Power Delivery標(biāo)準(zhǔn)也到Revision 3.1，達(dá)到48V/ 5A，240W的供電。但目前市面上的主流快充，仍由Qualcomm發(fā)明的Quick Charge在市場(chǎng)上占有一席之地，且隨著Qualcomm手機(jī)芯片的攻城略地越發(fā)茁壯。

Qualcomm Quick Charge發(fā)展歷程

最早的Quick Charge 1.0何時(shí)問(wèn)世眾說(shuō)紛紜，Qualcomm內(nèi)部數(shù)據(jù)有2007年與2013年兩種說(shuō)法。Quick Charge 1.0充電電壓固定在5V，最大充電電流為1.8A，可以提供最大9W供電。Quick Charge 1.0兼容于USB Battery Charging，利用Automatic Power Source Detection (APSD) 來(lái)識(shí)別充電模式，此外也利用Automatic Input Current Limit (AICL) 來(lái)判斷充電電流。

接下來(lái)2015年的Quick Charge 2.0分成兩種Class，Class A支持3種充電電壓，分別是5V/ 9V/ 12V，Class B則再增加一種20V的充電電壓，借由充電電壓的提升(High Voltage Dedicated Charging Port，簡(jiǎn)稱HVDCP)來(lái)增加充電效率。在充電電流方面，大部分支持Quick Charge 2.0的充電頭都提供1A~2A，最大則可以提供到3A，使得Quick Charge 2.0可以達(dá)到最大36W (Class A)與60W (Class B)的供電。Quick Charge 2.0除了支持前代APSD & AICL外，也開啟了雙信道充電模式 (Parallel Charging)，使得一個(gè)充電頭可以利用2個(gè)USB power source connectors，同時(shí)對(duì)2個(gè)不同的掌上型裝置快充。

緊接著Quick Charge 2.0，Qualcomm在來(lái)年(2016年)推出Quick Charge 3.0，規(guī)格除了延續(xù)Quick Charge 2.0，一樣在固定充電電壓分成Class A的5V/ 9V/ 12V與Class B的5V/ 9V/ 12V/ 20V外，也提出了更有效率的動(dòng)態(tài)電壓充電模式 (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage，簡(jiǎn)稱INOV)。

動(dòng)態(tài)電壓充電模式可說(shuō)是USB Power Delivery R3.0 Programmable Power Supply (PPS)的前身，可以一次增加或減少200mV的充電電壓。Class A的動(dòng)態(tài)調(diào)整范圍為3.6V到12V，Class B的動(dòng)態(tài)調(diào)整范圍則為3.6V到20V，藉由動(dòng)態(tài)電壓充電模式，可以使供電端有效的對(duì)受電端充電，減少100%完整充電完所需的時(shí)間。大部分的Quick Charge 3.0充電頭一樣提供1A~2A，最大也是提供到3A，所以最大供電維持跟Quick Charge 2.0一樣的36W (Class A) 與60W (Class B) 。除了INOV外，HVDCP變成HVDCP+，Parallel Charging變成Parallel Charging+，另外新增電池節(jié)能技術(shù) (Battery Saver Technologies)來(lái)延長(zhǎng)掌上型裝置的使用時(shí)間。

隨著USB Type-C接頭的普及化，Qualcomm在2017年推出Quick Charge 4和Quick Charge 4+。Quick Charge 4利用USB Type-C接頭的CC line傳輸U(kuò)SB Power Delivery協(xié)議，除了固定電壓為5V/ 9V/ 12V (Class A) 與5V/ 9V/ 12V/ 15V (Class B) 的PDO外，也支持前面所提PPS，在Class A為3.3V~5.9V與3.3V~11V，以及在Class B則為3.3V~11V與3.3V~16V的APDO。借由PPS的導(dǎo)入，充電電壓以最小20mV為一階，充電電流則以最小50mA為一階做變化，充電更有效率，節(jié)省充電時(shí)間。

Quick Charge 4+則向下兼容Quick Charge 3.0/ 2.0，除了支持上述Quick Charge 4，利用USB Power Delivery協(xié)議來(lái)改變充電電壓與電流外，也可以使用USB接頭的D+/ D-來(lái)做充電電壓的溝通。Quick Charge 4/ 4+也將之前的功能強(qiáng)化，如HVDVP++，Parallel Charging++，INOV 3.0，Battery Saver Technologies 2等。除此之外，Qualcomm考慮使用者的安全，也新導(dǎo)入智能散熱平衡 (Intelligent Thermal Balancing)與進(jìn)階安全功能 (Advanced Safety Features)，讓使用者買的安心，用的放心。

Non-USB Charging Methods規(guī)范

這邊要特別注意的是由于USB Type-C規(guī)范在章節(jié)4.8.2 Non-USB Charging Methods與USB Compliance Updates均有提到如果使用USB Type-C接頭，只能用USB-IF推出的規(guī)范來(lái)溝通power (也就是USB Battery Charging R1.2規(guī)范，USB Type-C規(guī)范與USB Power Delivery規(guī)范)。

故如果充電頭支持Quick Charge 4+，因?yàn)闀?huì)用D+/ D-溝通，該充電頭會(huì)不能執(zhí)行USB-IF認(rèn)證，Quick Charge 4的充電產(chǎn)品如果是power source only且不支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，不論是USB Type-C母頭或是公頭，均需要將D+/ D-短路 (電阻需小于200?)，強(qiáng)制支持USB Battery Charging R1.2，方能執(zhí)行認(rèn)證。

最后是2020年推出的Quick Charge 5，其本質(zhì)與Quick Charge 4/ 4+相差不大，主要著重于更好的充電效率 (0~50%僅需5分鐘，15分鐘內(nèi)達(dá)到100%)以及良好的散熱機(jī)制 (不超過(guò)40℃)。

Quick Charge 2.0供電端認(rèn)證測(cè)試

如上所說(shuō)，Quick Charge 2.0利用拉高充電電壓的方法(HVDCP)來(lái)增加充電效率，而Class A充電電壓共有5V/ 9V/ 12V，Class B則再增加一種20V的充電電壓。那供電端要如何從受電端知道輸出哪一個(gè)充電電壓呢？請(qǐng)參考下表，透過(guò)受電端D+與D-不同電壓準(zhǔn)位的搭配，來(lái)讓供電端知道該輸出的充電電壓為何。

測(cè)試驗(yàn)證供電端是否進(jìn)入Quick Charge 2.0的溝通模式，方法如下：

測(cè)項(xiàng)一

1. 當(dāng)供電端受電 (AC或DC)后，供電端的D+/ D-仍然short在一起，Vbus依照USB規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)5V輸出，此時(shí)在D+給予2V電壓。

2. 因?yàn)楣╇姸说腄+/ D- short在一起 (USB Battery Charging DCP的識(shí)別方法)，故供電端的D-也應(yīng)該偵測(cè)到2V電壓，代表未進(jìn)入Quick Charge溝通模式。

測(cè)項(xiàng)二

1. 接著對(duì)D+施予6V電壓，并監(jiān)視D- (此時(shí)D+與D-仍應(yīng)short在一起)。

2. 等待5秒后，因?yàn)镈+與D-已經(jīng)open，故D-電壓應(yīng)為0V (High-Z)，代表進(jìn)入Quick Charge 5V溝通模式，此時(shí)Vbus 5V需維持在4.75V~5.25V之間。

接著依照前面的表格，對(duì)供電端D+與D-施予不同電壓準(zhǔn)位，來(lái)達(dá)到輸出充電電壓的變化。

測(cè)項(xiàng)三

1. 等待最小200ms后，D+維持6V電壓，對(duì)D-施予0.6V電壓。

2. 等待200ms后，確認(rèn)供電端進(jìn)入Quick Charge 12V溝通模式。

3. 對(duì)供電端抽載至少500mA，此時(shí)Vbus 12V需維持在80V~13.20V之間。

4. 對(duì)D+施予3V電壓，D-維持0.6V電壓。

5. 等待200ms后，確認(rèn)供電端進(jìn)入Quick Charge 9V溝通模式。

6. 對(duì)供電端抽載至少500mA，此時(shí)Vbus 9V需維持在10V~9.90V之間。

以下步驟7到9因?yàn)闆]有Class B (20V)供電端可以測(cè)試，故直接解說(shuō)。

7. 如果供電端支持20V充電電壓輸出，則D+維持3V電壓，對(duì)D-施予3.3V電壓。

8. 等待200ms后，確認(rèn)供電端進(jìn)入Quick Charge 20V溝通模式。

9. 對(duì)供電端抽載至少500mA，此時(shí)Vbus 20V需維持在00V~22.00V之間。

10. 對(duì)D+施予6V電壓，D-則維持High-Z。

11. 等待200ms后，確認(rèn)供電端進(jìn)入Quick Charge 5V溝通模式。

12. 對(duì)供電端抽載至少500mA，此時(shí)Vbus 5V需維持在75V~5.25V之間。

所有供電端支持的輸出供電電壓都驗(yàn)證完成后，最后要驗(yàn)證供電端能否正常離開Quick Charge溝通模式。

測(cè)項(xiàng)四

1. 如果供電端為Class A，則切換成Quick Charge 12V溝通模式 (D+: 0.6V，D-: 0.6V); 如果供電端為Class B，則切換成Quick Charge 20V溝通模式 (D+: 3.3V，D-: 3.3V)。

2. 等待200ms后，直接將D+與D-的電壓移除。

3. 等待500ms后，供電端的D+/ D-應(yīng)該short在一起，Vbus依照USB規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)5V輸出，此時(shí)在D+給予2V電壓。

4. 因?yàn)楣╇姸说腄+/ D- short在一起 (USB Battery Charging DCP的識(shí)別方法)，故供電端的D-也應(yīng)該偵測(cè)到2V電壓，代表正常離開Quick Charge溝通模式。

至此Quick Charge 2.0的測(cè)試就算全部完成。測(cè)試不算復(fù)雜，只要能用任意函數(shù)產(chǎn)生器 (Arbitrary Function Generator，簡(jiǎn)稱AFG)編出相對(duì)應(yīng)的波型就不會(huì)有問(wèn)題。

Quick Charge 3.0供電端的認(rèn)證測(cè)試

Quick Charge 3.0跟Quick Charge 2.0相比，認(rèn)證測(cè)試除了原來(lái)Quick Charge 2.0測(cè)項(xiàng)之外，另外多了驗(yàn)證Continuous Mode的測(cè)項(xiàng)。而如何進(jìn)入Continuous Mode，則利用Quick Charge 2.0保留的D+ 0.6V與D- 3.3V，故表格重新定義如下：

所謂的Continuous Mode，便是利用D+從0.6V升壓到3.3V一段固定時(shí)間(2ms)，或是D-或3.3V降壓到0.6V一段固定時(shí)間(2ms)，來(lái)使供電端輸出供電電壓上升(D+- 0.6V => 3.3V)或下降200mV (D- 3.3V => 0.6V)，以達(dá)到供電端有效的對(duì)受電端充電，大幅減少100%完整充電完所需的時(shí)間。

Quick Charge 3.0 – Continuous Mode的測(cè)項(xiàng)執(zhí)行步驟

1. 接續(xù)Quick Charge 2.0測(cè)項(xiàng)三的步驟12，D+維持6V電壓，對(duì)D-則施予3.3V電壓，使供電端進(jìn)入Continuous Mode，此時(shí)輸出供電電壓仍然維持5V。

2. 利用D-，連續(xù)執(zhí)行五次3V降壓到0.6V，間隔為2ms。

3. 等待20ms，觀察輸出供電電壓是否下降到75V到4.25V之間。

4. 利用D+，連續(xù)執(zhí)行三十次6V升壓到3.3V，間隔為2ms。

5. 等待20ms，觀察輸出供電電壓是否上升到5V到11.5V之間。

到此為此，Continuous Mode就算驗(yàn)證完成。

Quick Charge 2.0與Quick Charge 3.0的測(cè)試基本都能用任意函數(shù)產(chǎn)生器 (Arbitrary Function Generator，簡(jiǎn)稱AFG) 編出相對(duì)應(yīng)的波型來(lái)完成。Continuous Mode的波型編成雖然對(duì)比Quick Charge 2.0稍嫌困難，但對(duì)熟習(xí)AFG的使用者來(lái)說(shuō)，相信不會(huì)是問(wèn)題。

此外，示波器等級(jí)也不需要太高。本次測(cè)試中，采用2.5GHz泰克示波器職完成測(cè)試，但實(shí)際可用更低階示波器來(lái)執(zhí)行。隨著USB Type-C接口的越來(lái)越普及，雖然USB Type-C標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)非USB制定的快充使用有所限制，只要一兼容就不能使用USB快充認(rèn)證的2個(gè)Trademark Logo。但不可諱言的是，市場(chǎng)上仍然需要其他快充標(biāo)準(zhǔn)的存在來(lái)壯大以及耕耘這塊領(lǐng)域。

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