手機(jī)充電這么快，全靠快充。我們都知道快充，但你了解快充嗎? 基于PD協(xié)議的充電器電路可以維持AC/DC部分不變，只是將QC協(xié)議控制器替換為PD控制器。

PD快充協(xié)議是什么? PD充電協(xié)議是USB-IF組織公布的功率傳輸協(xié)議，它可以使目前默認(rèn)最大功率5V/2A的type-c接口提高到100W，同時(shí)谷歌宣布Android7.0以上的手機(jī)搭載的快充協(xié)議必須支持PD協(xié)議，意在統(tǒng)一快充市場(chǎng)。

按字面意思理解，快充就是能快速充滿(mǎn)電。那是什么決定快充能快充的呢?快充的原理就是通過(guò)增大充電功率來(lái)縮短充電所用時(shí)間，跟我們平常所用的家電一樣，拿水壺舉例，功率大的水壺，水開(kāi)的時(shí)間短，相反，功率小的水壺，水開(kāi)的時(shí)間就比較長(zhǎng)了。這個(gè)例子是不是能夠很好地的理解什么是快充了呢。

而增大功率主要與電壓和電流有關(guān)，功率(P)=電壓(U)*電流(I)，根據(jù)這個(gè)物理公式不難看出，電壓電流越大，功率也就越大，想要增大功率就要從電流電壓上入手?？斐浼夹g(shù)則是通過(guò)增大充電功率來(lái)縮短充電時(shí)長(zhǎng)，以達(dá)到快充的目的。

想要實(shí)現(xiàn)快充，前提條件是充電設(shè)備和充電器必須同時(shí)具備相同的快充協(xié)議。主流市場(chǎng)上的快充技術(shù)有USB-PD快充、QC快充等，今天主要介紹USB-PD快充協(xié)議。

那什么又是PD協(xié)議?

PD協(xié)議指的是USB-PD協(xié)議，全稱(chēng)為USB Power Delivery，是USB-IF組織提出的一種快充協(xié)議，目前USB-PD的通用性較高和兼容性較廣，像iPhone、MacBook等設(shè)備都可以使用這種快充協(xié)議來(lái)達(dá)到快充的目的。

近年來(lái)，移動(dòng)設(shè)備的普及和功能的增強(qiáng)使得快速充電成為用戶(hù)的迫切需求。傳統(tǒng)的USB充電標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)充電速度的要求，因此USB PD技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本節(jié)介紹了USB PD技術(shù)的背景和意義。

1、USB PD的工作原理

1.1 雙向通信：USB PD通過(guò)在設(shè)備和電源之間進(jìn)行雙向通信來(lái)協(xié)商和確定充電參數(shù)。設(shè)備和電源之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以確定適當(dāng)?shù)墓β蕚鬏敿?jí)別和充電模式。

1.2 電源角色和設(shè)備角色：在USB PD中，有兩種主要角色：電源角色和設(shè)備角色。電源角色提供充電功率，設(shè)備角色接收和利用充電功率。

1.3 功率協(xié)商：在USB PD中，電源和設(shè)備之間進(jìn)行功率協(xié)商，以確定最佳的功率傳輸水平。雙方會(huì)協(xié)商電壓和電流水平，以達(dá)到適當(dāng)?shù)某潆娝俣取?

1.4 電壓和電流調(diào)整：USB PD支持可變的電壓和電流輸出，以滿(mǎn)足不同設(shè)備的充電需求。通過(guò)協(xié)商和協(xié)議，USB PD可以根據(jù)設(shè)備的能力和要求調(diào)整充電電壓和電流的級(jí)別。

1.5 功率管理：USB PD還包括功率管理功能，用于監(jiān)控和管理功率傳輸過(guò)程。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率傳輸情況，USB PD可以進(jìn)行功率調(diào)整和優(yōu)化，以確保充電的安全和高效。

2、USB PD的充電協(xié)議

2.1 握手協(xié)議(Handshake Protocol)：設(shè)備和電源之間進(jìn)行握手協(xié)議，以建立通信連接并確認(rèn)彼此的能力和支持的協(xié)議版本。這一步驟確保設(shè)備和電源可以相互識(shí)別，并能夠進(jìn)行進(jìn)一步的協(xié)商。

2.2 電源協(xié)商(Power Negotiation)：在握手協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)備和電源之間進(jìn)行功率協(xié)商，以確定適當(dāng)?shù)墓β蕚鬏敿?jí)別和充電模式。這包括協(xié)商電壓和電流水平，以滿(mǎn)足設(shè)備的充電需求。

2.3 電源規(guī)范(Power Profiles)：USB PD定義了一系列的電源規(guī)范，描述了不同功率傳輸能力和充電模式的特征。設(shè)備和電源之間可以通過(guò)協(xié)商來(lái)選擇最合適的電源規(guī)范，以滿(mǎn)足充電需求。

2.4 功率管理(Power Management)：USB PD還包括功率管理機(jī)制，用于監(jiān)控和管理功率傳輸過(guò)程。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率傳輸情況，USB PD可以進(jìn)行功率調(diào)整和優(yōu)化，以確保充電的安全和高效。

3、USB PD在不同設(shè)備上的應(yīng)用

3.1 移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)、平板電腦)：USB PD可以用于快速充電移動(dòng)設(shè)備。通過(guò)支持更高的功率傳輸能力，USB PD可以大大縮短充電時(shí)間，使用戶(hù)能夠更快地獲取電池電量。此外，USB PD還支持雙向充電，使移動(dòng)設(shè)備可以充當(dāng)外部電源向其他設(shè)備提供電力。

3.2 筆記本電腦：USB PD在筆記本電腦上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。傳統(tǒng)的筆記本電腦充電器通常較大而笨重，而采用USB PD技術(shù)后，可以通過(guò)一個(gè)更小巧的USB-C連接器進(jìn)行快速充電。USB PD還支持高功率傳輸，能夠?yàn)楣P記本電腦提供足夠的功率，甚至可以充電同時(shí)運(yùn)行高性能任務(wù)。

3.3 電動(dòng)汽車(chē)：USB PD在電動(dòng)汽車(chē)充電領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。通過(guò)使用USB PD充電器和連接器，電動(dòng)汽車(chē)可以以更高的功率進(jìn)行快速充電。USB PD還支持電動(dòng)汽車(chē)和充電樁之間的雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)，使電動(dòng)汽車(chē)能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔芊答伒诫娋W(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)能量回饋和管理。

3.4 顯示器和外部顯示設(shè)備：USB PD可以為高分辨率顯示器和外部顯示設(shè)備提供電源供應(yīng)。通過(guò)使用支持USB PD的連接器，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和提供電力的功能，減少線(xiàn)纜的數(shù)量和混亂。

3.5 音頻設(shè)備：USB PD還可以用于為音頻設(shè)備提供充電和電源供應(yīng)。例如，支持USB PD的耳機(jī)可以通過(guò)連接到USB-C接口的設(shè)備進(jìn)行快速充電，并在充電同時(shí)提供高質(zhì)量的音頻體驗(yàn)。

4、USB PD的設(shè)備兼容性

4.1 接口兼容性：USB PD設(shè)備使用USB Type-C連接器進(jìn)行充電和數(shù)據(jù)傳輸。因此，設(shè)備需要支持USB Type-C接口標(biāo)準(zhǔn)，包括連接器形狀、引腳布局和功能支持等方面的兼容性。

4.2 協(xié)議兼容性：USB PD設(shè)備需要遵循USB PD協(xié)議規(guī)范，以確保設(shè)備之間可以進(jìn)行正確的通信和協(xié)商。設(shè)備需要支持握手協(xié)議、功率協(xié)商和電源規(guī)范等協(xié)議要求，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)某潆妳?shù)和功率傳輸能力的協(xié)商和調(diào)整。

4.3 功率兼容性：USB PD設(shè)備需要根據(jù)其能力和需求，支持相應(yīng)的功率傳輸水平。設(shè)備需要在兼容的電源和充電器下，能夠接受和利用適當(dāng)?shù)墓β瘦敵觥?

4.4 電壓和電流兼容性：USB PD設(shè)備需要能夠適應(yīng)不同的電壓和電流水平，以滿(mǎn)足充電和功率傳輸?shù)囊?。設(shè)備需要根據(jù)協(xié)商和協(xié)議，調(diào)整自身的電壓和電流接受能力。

5、USB PD的前景和發(fā)展趨勢(shì)

5.1 快速充電需求增加：隨著移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)等智能設(shè)備的普及，用戶(hù)對(duì)快速充電的需求不斷增加。USB PD提供了高功率傳輸和快速充電的能力，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)快速充電的期望，提高使用效率和便利性。

5.2 多功能性和智能化：USB PD不僅可以用于充電，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、視頻輸出和音頻輸出等功能。未來(lái)，USB PD有望進(jìn)一步發(fā)展成為一個(gè)更加多功能和智能化的接口標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)備提供更豐富的連接和功能擴(kuò)展能力。

5.3 跨平臺(tái)兼容性：USB PD作為一種通用的充電標(biāo)準(zhǔn)，不僅在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，還逐漸滲透到筆記本電腦、顯示器、音頻設(shè)備等領(lǐng)域。未來(lái)，USB PD有望在更多的設(shè)備和行業(yè)中實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的兼容性，為用戶(hù)提供更統(tǒng)一和方便的充電解決方案。

5.4 功率和充電能力提升：隨著技術(shù)的發(fā)展，USB PD的功率和充電能力有望進(jìn)一步提升。未來(lái)，USB PD有望支持更高的功率傳輸水平，以滿(mǎn)足更多設(shè)備的高功率充電需求，同時(shí)進(jìn)一步縮短充電時(shí)間。

5.5 綠色環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)：USB PD的高效能源管理和功率傳輸能力有助于減少能源浪費(fèi)和碳排放。在環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的背景下，USB PD有望成為推動(dòng)綠色充電和能源節(jié)約的重要技術(shù)。

◆ 技術(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用

在應(yīng)用中，USB PD快充技術(shù)表現(xiàn)出了其廣泛的兼容性和實(shí)用性。由于其通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)高速充電，不僅限于特定設(shè)備，還可以應(yīng)用于多種場(chǎng)景，大大方便了用戶(hù)的日常生活。

◆ 電壓規(guī)格及安全性

然而，不同的設(shè)備對(duì)供電電源要求各異，例如筆記本接口通常為20V，而手機(jī)端則為5V。為了解決這一問(wèn)題，USB PD提供了四種電壓規(guī)格選擇，包括5V、9V、15V和20V，從而確保了充電的兼容性和安全性。在5V、9V和15V的電壓等級(jí)下，最大電流限制為3A;而在20V電壓等級(jí)下，普通電纜的最大輸出為20V/3A，即60W。若采用特制電子標(biāo)簽電纜，最大輸出可提升至20V/5A，達(dá)到100W。

◆ 實(shí)現(xiàn)機(jī)制與適配器

在實(shí)現(xiàn)機(jī)制方面，USB PD快充技術(shù)連接時(shí)，關(guān)鍵的供電設(shè)備是PD適配器。這種適配器能夠輸出四種電壓規(guī)格，通過(guò)智能協(xié)商機(jī)制調(diào)整輸出電壓，與傳統(tǒng)變壓器不同，PD適配器通過(guò)PD供電協(xié)議進(jìn)行“協(xié)商”供電。當(dāng)USB設(shè)備接入時(shí)，它會(huì)通過(guò)PD供電規(guī)范向主機(jī)發(fā)出電壓和電流需求，主機(jī)確認(rèn)并提供相應(yīng)的供電電源。

在USB PD供電關(guān)系中，有兩個(gè)關(guān)鍵角色：USB PD Source和USB PD SINK。前者負(fù)責(zé)提供電源，而后者負(fù)責(zé)接收供電。當(dāng)電纜連接建立后，PD協(xié)議的SOP通訊便在CC線(xiàn)上啟動(dòng)，旨在選定電源傳輸?shù)木唧w規(guī)格。設(shè)備端會(huì)向充電端發(fā)出詢(xún)問(wèn)，以了解其能夠提供的電源配置參數(shù)，包括不同的總線(xiàn)電壓和電流數(shù)據(jù)。這種智能化的通訊方法確保了總線(xiàn)上的電源變化始終在源端和吸端的可控范圍內(nèi)，從而避免了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

PD適配器的規(guī)格和工作原理揭示了其強(qiáng)大的設(shè)備識(shí)別和需求適配能力。它能夠通過(guò)Type-C線(xiàn)纜與設(shè)備端進(jìn)行智能通信，識(shí)別不同的設(shè)備需求并作出相應(yīng)的調(diào)整。因此，PD適配器不僅能夠?yàn)楣P記本電腦提供充電支持，同樣也能為手機(jī)等設(shè)備充電。

至此，我們對(duì)USB PD快充技術(shù)有了更深入的了解，包括其技術(shù)基礎(chǔ)、電壓規(guī)格、安全性以及實(shí)現(xiàn)機(jī)制。這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅提升了充電效率，也增強(qiáng)了設(shè)備間的兼容性和安全性。