Wenn wir zum Laden digitaler Geräte ein Netzteil verwenden, das das Schnellladeprotokoll PD oder QC unterstützt, ist Ihnen möglicherweise nicht bewusst, wie lange der Schnellladestandard bereits Bestand hat.

Schnellladen verstehen

Der Widerspruch zwischen Rechenleistung und Verbesserung und der Stagnation der Batterietechnologie ist seit langem die ursprüngliche Forderung der Nutzer digitaler Produkte (insbesondere Smartphone-Nutzer) nach schnellem Laden und kabelloses Laden Ersteres kann die Ladezeit verkürzen, und Letzteres kann die Zeit zum Aufladen des Telefonakkus fragmentieren. Sowohl Schnellladen als auch kabelloses Laden können die Ladeeffizienz verbessern, aber Qi war schon immer führend bei den kabellosen Ladestandards, aber es ist schwierig, einen einheitlichen Schnellladestandard zu haben.

Was Sie über Qualcomm Quick Charge wissen sollten？

Qualcomm QC hat als erster Anbieter eine Vereinbarung mit Drittanbietern für Schnellladelösungen geschlossen und ist damit zum einflussreichsten Schnellladestandard aller Zeiten geworden. Warum? Als einer der Hersteller hat Qualcomm den potenziellen Bedarf an Schnellladelösungen für Smartphones als Erster erkannt. Dank des First-Mover-Vorteils des Snapdragon SoC hat Qualcomm seit 2013 das QC-Schnellladeprotokoll eingeführt und kontinuierlich verbessert und ist heute einer der wichtigsten Akteure im Schnellladebereich.

Schnellladung 1 .0

Nach Abschluss der Übernahme von Summit Microelectronics im Januar 2012 brachte Qualcomm 2013 die erste Version des QC-Schnellladeprotokolls QC 1.0 auf den Markt.

Generell legt das vom USB-IF (USB Implementers Forum, eine gemeinnützige Organisation zur Entwicklung von USB-Standards) veröffentlichte USB-DCP-Protokoll fest, dass der Eingangsstrom der Micro-USB-Schnittstelle 1,5 A beträgt, und nicht der von Qualcomm 2A eingeführte Schnellladestandard QC 1.0. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Stromübertragungsgrenze des 5-poligen Micro-USB, mit dem Android-Modelle üblicherweise ausgestattet sind, 2 A, und in der Branche ist man sich einig, einen gewissen Spielraum einzuplanen, um die Ladesicherheit zu gewährleisten. Daher beträgt der normale Ladestrom der meisten Modelle 1,5 A. Die Leistung beträgt 7,5 W (5 V 1,5 A). Und QC 1.0 erhöht den Ladestrom einfach auf 2 A, wodurch sich die Ladeeffizienz des Smartphones ausgehend von 7,5 W um 1/3 erhöht.

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Schnelllademöglichkeiten für Smartphones wurde 2014 mit QC 1.0 ein Upgrade eingeführt.

Schnellladung 2 .0

Die Obergrenze von 2A für die Stromübertragung bei Micro-USB bedeutet, dass Qualcomm durch Erhöhung des Stroms keine höhere Ladeleistung mehr erreichen kann. Qualcomm hat also keine andere Wahl, als die Ladeleistung durch Erhöhung der Eingangsspannung bereitzustellen. ※ Im Fall von QC 2.0 wird die Eingangsspannung des Mobiltelefons um das Vierfache erhöht. Zusätzlich zur Standardspannung von 5 V wird auch die Schnellladespannung auf 9 V, 12 V und 20 V erhöht. Mit der Obergrenze von 2 A des Micro-USB-Anschlusses kann die maximale Ladeleistung theoretisch 40 W erreichen.

QC 2.0 verfügt über einen eigenen Ladeadapter. Um sicherzustellen, dass der Adapter Geräte mit 5 V und darunter unterstützt, hat Qualcomm ein Handshake-Protokoll in das QC 2.0-Protokoll integriert. Das Handshake-Protokoll von QC 2.0 kommuniziert über die zweipoligen Datenanschlüsse DP (D+, Digital Plus) und DM (D-, Digital Minus) der Micro-USB-/USB-A-/USB-C-Schnittstelle. Das Smartphone sendet aktiv eine Hochspannungseingabe an das QC 2.0-Ladegerät. Nach der Bestätigung kann die maximale Ladespannung des Adapters für das Mobiltelefon auf 20 V erhöht werden.

QC2.0, das ein spezielles Ladegerät benötigt, ist für die Upstream- und Gießereiindustrie zu einem lebensrettenden Faktor geworden. Seitdem hat die Schnellladebranche ein explosives Wachstum erlebt.

Das von OPPO im Find 7 verwendete VOOC-Blitzladegerät ist eine Modifikation der Micro-USB-Schnittstelle. Die Pinanzahl wurde auf sieben erhöht. Die zusätzlichen zwei Kontaktstifte dienen der Stromübertragung. Daher benötigt das Find 7 ein spezielles VOOC-Blitzladegerät und ein Ladekabel.

Obwohl die Ladeleistung von 10 W bei QC 1.0 auf 40 W gestiegen ist, ist QC 2.0 eigentlich noch sehr primitiv.

Da die tatsächlich zulässige Ladespannung des Lithium-Ionen-Akkus im Mobiltelefon 4,35 V beträgt (die Ladespannung des Lithium-Ionen-Akkus einiger weniger Mobiltelefone beträgt 4,2 V bzw. 4,4 V), muss das Mobiltelefon unabhängig von der Eingangsspannung der USB-Schnittstelle des Mobiltelefons (5 V oder 20 V) mit einer Abwärtsschaltung ausgestattet sein, um die Eingangsspannung auf 4,35 V zu reduzieren. Die Abwärtswandlung der 20-V-Spannung im Mobiltelefon auf 4,35 V erzeugt jedoch viel Wärme, wodurch das Mobiltelefon beim Laden zu heiß wird, was ein hohes Explosionsrisiko darstellt.

Aus diesem Grund veröffentlichte Qualcomm 2015 eine ausgereiftere QC 3.0-Vereinbarung.

Schnellladung 3.0

Im QC 3.0-Protokoll verwendet Qualcomm den INOV-Spannungsmanagementalgorithmus und -mechanismus (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage, intelligente Verhandlung für optimale Spannung). Ausgehend von 3,6 V kann INOV durch Kombination von Spannung, Strom und Batterietemperatur in Echtzeit die Kommunikation aufrechterhalten, die Spannung mit Amplitudenmodulationsschritten von 200 mV adaptiv erhöhen und verringern und automatisch die Übertragung der besten Ladeleistung realisieren.

Auf der Grundlage des bestehenden QC 3.0 veröffentlichte Qualcomm im November 2016 QC 4.0 und nur 7 Monate später, im Juni 2017, wurde es schnell auf QC 4+ aktualisiert.

Das erste QC4.0-Modell nutzt einen verbesserten INOV-Mechanismus. Die Amplitudenmodulationsstufe wird von 200 mV (QC3.0) auf 20 mV angepasst. Außerdem unterstützt es die Dual-Charge-Technologie, die die Ladegeschwindigkeit um 20 % und die Ladeeffizienz um 30 % erhöht. Der entscheidende Punkt ist, dass QC 4.0 nun auch die USB-C-Schnittstelle und das USB-PD-Protokoll unterstützt.

Schnellladung 4 .0

Das QC 4+-Protokoll, das auf das Upgrade von QC 4.0 folgte, wurde umfangreicher und wesentlicher aktualisiert, darunter:

• Dual Charge: Unterstützt einen zusätzlichen Power-Management-Chip, höhere Ladespannungsumwandlungseffizienz und schnellere Ladegeschwindigkeit
• Intelligenter Wärmehaushalt: Optimieren Sie Dual Charge, weisen Sie Strompfade automatisch zu und optimieren Sie die Stromversorgung
• Erweiterte Sicherheitsfunktion: Überwachen Sie gleichzeitig die Temperatur des Geräteadapters und des Anschlusses, um eine Überhitzung und einen Kurzschluss der Leitung zu verhindern und eine Beschädigung der USB-C-Schnittstelle zu vermeiden.

An diesem Punkt hat sich die Qualitätskontrolle zu ihrem aktuellen Reifestadium entwickelt. Im Zuge der QC-Entwicklung verbessert sich auch die PD-Vereinbarung schrittweise.

Bereits im Juli 2012 veröffentlichte USB-IF die Stromversorgungsspezifikation USB PD (USB Power Delivery) 1.0, die auf den damals universellen Schnittstellen USB-A und USB-B basierte und die Stromversorgungskapazität der Schnittstellen USB 3.0 und USB 2.0 mit bis zu 100 W beschrieb. Doch erst mit dem Aufkommen der Schnittstelle USB-C begann diese Vorstellung Wirklichkeit zu werden.

Mit der Veröffentlichung von Qualcomm QC 2.0 im Jahr 2014 veröffentlichte USB-IF auch das PD 2.0-Protokoll und dessen Träger, den Schnittstellenstandard USB Type-C 1.0. Im Vergleich zu Micro-USB unterstützt die USB-C-Schnittstelle (USB Type-C) eine Stromübertragung von bis zu 20 V und 5 A und eignet sich daher besser für schnelles Laden. Da die USB-C-Schnittstelle derzeit jedoch noch nicht die gängige Smartphone-Schnittstelle ist, sind Schnellladeprotokolle von Drittanbietern, angeführt vom Qualcomm QC-Protokoll, weiterhin marktüblich. Auch als USB-IF im Februar 2017 das auf Basis des PD 2.0-Protokolls optimierte PD 3.0-Protokoll veröffentlichte, änderte sich die Situation, in der verschiedene Schnellladeprotokolle von Drittanbietern die Oberhand behielten, nicht wesentlich.

Erst mit der Veröffentlichung der PPS-Spezifikation (Programmable Power Supply) des USB-PD 3.0-Protokolls im Mai 2017 durch das USB-IF gelang die endgültige Vereinheitlichung des Schnellladestandards.

Abschluss

Die PPS-Spezifikation, die die beiden Schnelllademethoden Hochspannung und Niederstrom sowie Niederspannung und Hochstrom unterstützt, wurde hinzugefügt. Gleichzeitig hat das INOV von QC 4+ einen adaptiven Spannungsanpassungsmechanismus mit 20-mV-Amplitudenmodulation eingeführt. Dies ist jedoch nicht alles zu PPS. Der wichtigste Punkt in der PPS-Spezifikation besteht darin, dass USB-IF seine eigene Identität als Regelersteller nutzt, um zwangsweise festzulegen, dass die USB-Schnittstelle keine Spannungsanpassung mit anderen Protokollen als USB PD zulässt. Gleichzeitig lässt USB-IF aufgrund der USB-PD-Kompatibilität das Fortbestehen von Schnellladeprotokollen von Drittanbietern zu. Dieses Killer-Feature bedeutet, dass USB-IF dem Schnellladeprotokoll von Drittanbietern nur zwei Möglichkeiten lässt: Tod oder Integration.

Die Ladephase von Schnellladen kann unterteilt werden in Konstantstrom-Vorladen (kleiner Strom), Konstantstrom-Schnellladen (großer Strom), Konstantspannungsladen (Strom von groß nach klein, bis der Ladevorgang abgeschlossen ist), unabhängig davon, ob es sich um Hochspannung oder Niederstrom handelt (QC gehört zu dieser Kategorie) ) oder Niederspannung und Hochstrom, muss die Eingangsspannung des Netzteils über die USB-C-Schnittstelle angepasst werden. Daher kündigte die PPS-Spezifikation ein Verbot für Schnellladeprotokolle von Drittanbietern an, die nicht mit dem PD-Protokoll kompatibel sind, um die USB-Spannungsautorität anzupassen, was zweifellos die letzte Botschaft an Qualcomm ist.

USB-IF hat jedoch nicht den Weg für alle Schnellladeprotokolle von Drittanbietern blockiert. Solange das USB PD ' Obwohl der Status als „Fiat-Währung“ anerkannt und akzeptiert wird, kann das Schnellladeprotokoll von Drittanbietern in seinem eigenen kleinen Königreich immer noch Apples MFi imitieren, um Zubehörherstellern (oder Benutzern?) Lizenzgebühren in Rechnung zu stellen.