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，水開的時(shí)間短，相反，功率小的水壺，水開的時(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的迫切需求。傳統(tǒng)的USB充電標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足用戶對(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：USB PD在電動(dòng)汽車充電領(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，以滿足充電和功率傳輸?shù)囊蟆ＴO(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)汽車等智能設(shè)備的普及，用戶對(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，能夠滿足用戶對(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)，包括不同的總線電壓和電流數(shù)據(jù)。這種智能化的通訊方法確保了總線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。