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行业新闻 I 2016-06-24

QC与PD谁是终结者

--国内一家公司爆出快充惊天专利

近两年，智能手机技术发展陷入停滞，快速充电似乎成为了行业的一块遮羞布。一时间群雄并起，高通，oppo，mtk，华为都相继推出了自己的快速充电技术，各自挥旗呐喊，不亦乐乎。而今年，Type-C接口及USB PD通信协议，又为这场混战提供了一个新的战场，于是让很多业者看着头晕，怎一个乱字了得。

在对这些协议进行抽丝剥茧之前，我们先来回归到充电本身。目前来说，充电技术考虑的问题主要有以下三个方面：

第一、电池的接受能力。
第二、适配器的功率提供能力。
第三、手机的充电管理及散热能力。

第一点，充电这个事情，说的通俗一点，就是喂饱电池。那首先得考虑一下电池的感受。以目前市面上比较流行的iphonex plus，华为P9，乐2，小米note为例，电池容量都不超过3000mAH。按照4.35V作为最高电压，1.5C充电来看，最大可能接受的充电功率约为20W，当然，这是极限情况。除了功率接收能力，还要涉及到电流接受能力。在1.5C充电时，3000mAH的电池充电电流将达到4.5A，因此，电池触点和电芯内部的电流传输结构都要进行必要的优化。

第二点，在不考虑接口承受能力的情况下，20W功率对适配器来说是轻而易举。但是传统的Micro USB接口，在标准规范里面最大电流承载能力是2A，最高电压是5.25V。仅仅有10.5W，无法达到20W的要求。怎么解决这个问题呢？显然有两种解决方案，增大电流，或者提升电压。如果不改动物理接口，增大电流是不可能的选项，所以，提升电压，是Micro USB时代的唯一选项，这就是高通QC快速充电方法的由来。所以，我们可以看到，1.5A是QC标准比较推荐的电流，因为2A是Micro USB的极限，业界的普遍共识是，不要把器件用到极限值，而是要预留余量。在这方面，OPPO与高通走了相反的道路，他们给Micro USB在物理上打了补丁，增加了额外的接触针，专门用来传输大电流。最大充电电流达到了4.5A，但是电压维持在5V不变。同样达到了超过20W的功率传输。而Type-C接口的出现，让这个问题不再存在，因为TYPE-C口最高支持5A输入电流，完全能够满足现有手机电池的快速充电需求。

第三点，手机的充电管理及散热能力。充电管理，必然涉及到电压变换，恒流控制等环节，带来充电效率的下降和散热问题。因此，理论上最佳的充电设计方案是，手机内部不做充电管理，完全交给外部适配器去控制。在这一点上，QC是比较吃亏的，因为高电压低电流输入，必然导致手机内部要进行能量转换，变为低电压和大电流。这会带来手机散热上的大问题。所以，从技术的角度来看，QC的历史局限性，已经凸显。更为严重的问题是，TYPE-C接口和USB PD中都严禁采用除USB PD以外的方式来调整充电电压。高通为此做出了很大的努力去说服USB-IF组织，试图在TYPE-C接口中，让QC和PD同时存在。但是，很可惜，被无情的拒绝了，最新的TYPE-C 1.2和USB PD3.0维持了关于这一特性的描述。因此，QC不论在技术上还是在理论上，都将面临着被淘汰的危险。当然，高通自身是很清楚这一趋势的。因此，已经在最新的处理器内核中，集成了USB PD的协商功能。
综合以上，已经基本上说明了，PD会是QC的终结者，快速充电标准的最终决战，一定会在PD的战场上打响。而MTK则最先攻占山头，率先推出了基于PD的快速充电标准，试图挽回在第一回合的竞争中，被高通QC所压制的颓势。大陆这边，华为已经在磨刀霍霍。即将推出自己的基于USB PD的快速充电标准。就在新的大战即将拉开序幕之时，却又另外一个震撼人心的消息，QC等大多数快速充电技术，都已经被国内一家公司在2012年申请的一篇专利所公开和覆盖了，而这份专利，已经在本月获得授权。让我们来看看这份专利的技术含量：

从图中我们可以看到，这篇专利获得受理的日期是2012年1月，专利题目是《一种自适应供电方法和配电器》，实际上，快速充电的一个核心思想，就是要根据电池充电过程中的伏安特性变化情况，来自适应的提供充电端的供电。因此，大多数的快速充电技术，特别是把充电管理的部分功能放在适配器端的快速充电技术都很可能被这一专利所覆盖。该专利已经被应用到LDR6021，LDR6023等芯片产品上。