智能手機快充技術的標準發展簡史
2023-11-07 中國質量萬里行 點擊：次
“一機在手，天下我有”。智能手機發展至今十多年，極大的豐富了人們的工作生活，創造了一大批炫目又實用的功能，這對手機續航能力提出了更高的要求，“續航焦慮”成為所有人的“心頭刺”。
解決“續航焦慮”，辦法無非有兩個：一是大幅提升電池容量，延長手機使用時間，二是提高手機充電效率，縮短等待時間。就目前來看，在電池行業還未有突破性進展且要兼顧機身大小的前提下，手機廠商更傾向于快充技術來緩解用戶的這份“焦慮”。
理論上講，充電速度和充電功率相關，功率越大，充電速度越快。根據物理常識：功率（P）=電壓（U）x 電流（I），若要提高功率，有三種辦法，一是電壓不變，提高輸出電流；二是電流不變，提高輸出電壓；三是同時提高電壓和電流。當前的快充技術也都基于此。
快充標準正式亮相
智能手機快充最早可追溯到2010年，這一年USB IF發布了USB BC 1.2協議。該協議的出現規范了當時USB充電的混亂局面，并且把充電電流提升到1.5A，按照當時標準的5V充電電壓，充電功率達到了7.5W，這在當時電池容量普遍在1500mAh左右的情況下，算是不折不扣的快充。
USB IF全稱USB Implementers Forum，成立于1995年，是由蘋果、英特爾、微軟、惠普、瑞薩、德州儀器、意法半導體等七家公司發起開創的非營利性組織，該組織致力于發展USB技術并推廣其應用。USB IF定義了USB的技術規格，通過提供標準并統一化的傳輸接口規格，便于電子設備之間的連接傳輸。截止2023年，USB IF協會會員超過12000家，其中不乏華為、小米等中國企業。在USB PD（英文全稱Power Delivery意為電力傳輸）和USB Type-C技術的普及過程中，USB IF協會扮演著一個不可或缺的角色。
2012年7月，USB IF發布了基于當時普遍存在的USB-A和USB-B接口的USB PD1.0標準，為日后USB PD標準的發展打下基礎。
2013年，芯片廠商高通利用自己芯片和通信的優勢，推出了Quick Charge 1.0（QC 1.0），突破了1.5A的充電電流限制，將其提高至2A，實現了10W快充。QC協議的推出意味著所有使用高通芯片的手機都支持10W快充。
2014年高通QC2.0充電協議發布，因為當時安卓手機充電線普遍為Micro USB 2.0，其構造原因電流2A已到盡頭，QC2.0將充電電壓提高，最終充電功率可達18W。
2014年8月，USB IF協會發布了具有革命性意義的USB Type-C 1.0接口標準和USB PD2.0標準，實現了功率雙向傳輸和最大100W供電的設想。但此時Type-C接口并非智能手機主流接口，USB PD2.0標準并不出彩，反而是一眾手機廠商看到了其中的機會。
多種標準明爭暗斗
第一個吃螃蟹的是國內廠商OPPO。就在2014年，OPPO手持VOOC閃充技術驚艷亮相，它自上而下定制了一套從充電頭，充電線，電池端的解決方案，將充電電流提升到了5A，在電壓恒定為5V的情況下，充電功率達到了25W。“充電五分鐘，通話兩小時”的口號響遍大江南北。
VOOC閃充技術的出現也意味著快充技術的競爭從公有協議開始蔓延到手機廠商的私有標準。
不得不提到的是另一家芯片廠商聯發科，它推出的快充協議Pump Express（PE）。最有代表性的當屬魅族，基于此協議，緊跟VOOC閃充技術之后，迅速推出自家的mCharge快充，短短幾個月，mCharge2.0版本，充電功率達到24W，與OPPO可謂一時瑜亮。
2015年，高通推出了QC 3.0，該技術加入了INOV最佳電壓智能協商算法，200mV為一檔設定電壓，它的出現可以讓充電電壓從3.6V到20V靈活選擇，并且向下兼容QC 2.0。與此同時，Type-C接口的普及將充電電流上限提高到了3A，而QC 3.0可以根據充電電流匹配相應的電壓，效率大為提升。
同在2015年，蘋果發布了業界首款搭載USB PD2.0快充標準的New MacBook，USB PD快充標準開始被更多人所熟知。
11月，USB IF發布了基于USB 3.1中Type-C接口的USB PD3.0標準。其規定電壓的輸出范圍為3.0V-20V，電壓調節幅度為20mV，比高通QC3.0更為精準，覆蓋了高壓恒電流和恒壓高電流的快充方案，最高可以提供100W的充電功率。
有了VOOC和mCharge珠玉在前，國內外一眾手機廠商也持續發力。華為先后推出FCP和SCP的快充技術，小米推出了ChargeTurbo閃充技術，vivo推出了FlashCharge技術，三星則推出了FastCharge技術等等，私有協議提高了各個品牌的技術壁壘，加劇了市場競爭，不過也增加了用戶使用成本。
2016年，谷歌顯然關注到充電市場的激烈競爭，開始旗幟鮮明的支持USB PD。在安卓7兼容性定義文檔（CCD）中，谷歌“強烈建議‘廠商’不要支持第三方專有充電方式”，因為“可能與支持USB PD標準的充電器或設備產生互操作性問題”。并指出“可能將要求所有USB-C設備確保對USB-C充電器具有完全的互操作性”。
2016年11月，高通發布了QC4.0協議，采用了更精細的INOV 機制，電壓調節幅度從QC 3.0的200mV 調整為20mV。更重要的是，開始支持USB-C接口，并兼容USB PD協議。
加持PPS的USB PD3.0優勢盡顯
2017年2月，USB IF發布了USB PD3.0標準的重要更新，在USB PD3.0標準的基礎上增加了PPS（Programmable Power Supply，可編程電源供應）規范。該規范加入了對高壓低電流和低壓高電流兩種快充方式的支持，而這兩種方式正是安卓陣營最常用的快充形式，意味著高通QC、聯發科PE、華為SCP和FCP、OPPO的VOOC等等一眾標準都被囊括到USB PD3.0中。
PPS囊括QC、PE、VOOC、SCP、FCP等標準，圖片來源于網絡
2017年6月高通迅速發布了QC 4.0+，增加對QC3.0、QC2.0的兼容支持。
2017年9月，蘋果公司發布了iphone8，自此之后的所有iphone設備均將USB PD協議作為輸出協議，這無疑是給USB PD強有力的背書。
PPS規范的及時加入，又有了蘋果和安卓兩大巨頭的支持，USB PD3.0標準得到了空前的發展。其最高100W的充電功率和強大的兼容性，使得不同的手機均可通過一個支持USB PD3.0協議的充電頭進行充電。
2020年7月，高通發布QC5快充協議，兼容USB-PD充電標準，支持100W+超級快充。手機廠商們也迅速升級了自己的快充標準，120W，150W甚至240W的快充技術頻上熱搜，成為新的賣點。但私有協議終究是私有，無法與其他品牌兼容是最大的發展桎梏。
USB PD3.1開啟更多應用場景
當USB PD3.0的快充標準有了廣大的群眾基礎后，USB IF顯露出更大的“野心”。2021年5月，USB PD3.1發布，新增了28V、36V、48V三個拓展輸出電壓，電流5A不變，最大輸出功率提升至240W。這意味著USB PD快充除了傳統的手機，筆記本電腦，還可向家用小電器、電動工具、智能家居、兩輪電動車、LOT物聯網設備、通信與安防設備等領域提供快充標準。
一款充電器可以給手機充電，可以給電腦供電，也可以用在電動螺絲刀上，甚至還可以給電動自行車充電，這已經成為現實。USB PD3.1推動USB-C接口和快充這兩件事情更加統一，從根本上降低了智能設備在充電上的“消耗”。
有人說，USB PD 3.1開起了萬物皆可快充時代的大門。
USB PD快充標準最大輸出功率可達240W，圖片來源于網絡
值得一提的是，華為、小米、聯想、立訊精密、賽爾康、矽力杰、硅谷數模、慧能泰、英迪芯、德潤微等10家本土企業也參與了本次標準的修訂，為推動USB PD3.1標準的落地作出重大貢獻！體現出本土企業正在崛起，并獲得國際標準協會的認可。
國產快充標準任重道遠
全球充電器獨立市場規模龐大，但中國廠商想要持久的分一杯羹卻不容易。一方面，于國內消費者而言，國內各廠商快充技術不兼容，用戶體驗不佳；另一方面國際USB PD標準一家獨大，增加了廠商獨立發展的風險；再者，快充技術的分化發展也不利于國家的統一管理。
在這樣的背景下，盡快推出國內統一的快充標準顯得迫在眉睫。千呼萬喚之下，《移動終端融合快速充電技術規范》（簡稱UFCS）終于出現。
UFCS全稱Universal Fast Charging Specification，中文名為融合快充標準，是由信通院、華為、OPPO、vivo、小米牽頭，聯合矽力杰、瑞芯微、立輝科技、昂寶電子等企業共同努力完成的新一代融合快充協議。該協議旨在制定移動終端的融合快速充電標準，解決互配快充不兼容問題，為終端使用者創造快速、安全、兼容的充電使用環境。
有業內專家將UFCS與USB PD 3.1進行了對比分析，表示UFCS具備高效通信，高精度調節能力，更符合大功率充電時的安全要求；而USB PD最大的優勢在于場景覆蓋更廣，但受限于USB-C口，電流最高只能5A，可能會成為制約其發展的X因素。
UFCS與USB PD 3.1標準對比，圖片來源：充電頭網
改變各種充電協議互不兼容的局面，并成為快充行業通用的快充標準，實現快充市場大一統，是UFCS融合快充的美好愿景，對于終端快充產業鏈所有人而言都有較為深遠的影響和意義。
截止到2023年9月，全國已超過60款產品通過UFCS融合快充認證。未來，隨著UFCS融合快充技術的不斷推廣，必將有更多的企業和產品通過認證，促進行業的健康發展。
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