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PD3.1产品汇总,包含笔电、充电器、充电宝、插线板

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智慧谋略 发表于 2024-6-29 16:30:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
PD3.1是USB-IF在2021年6月发布的最新协议规范,PD3.1协议规范扩展了28V,36V,48V的多个电压档位,输出功率从最初的PD3.0的100W充电功率提升到了48V/5A 240W,至此高速充电再次突破新极限。在这个功率下,不仅仅是游戏笔记本,甚至是电视、电动自行车、IoT物联网设备等,都能用上PD快充。充电头网最新汇总了包含笔记本电脑、充电器、充电宝、插线板等产品。
PD3.1产品汇总表格
截至2024年5月29日,据不完全统计,充电头网此次共汇总26款PD3.1产品。



统计产品中充电器占比54%,共14款;充电宝占比19%,共5款;笔记本电脑占比15%,共4款;插线板占比12%,共3款。


PD3.1快充协议芯片盘点充电头网精心统计了参与2024(春季)亚洲充电展的众多快充芯片企业所推出的多款USB PD3.1协议芯片。并将这些信息汇总整理形成了下表,详细展示了各家企业的主打产品及其相关封装特点。

PD3.1产品汇总,包含笔电、充电器、充电宝、插线板

PD3.1产品汇总,包含笔电、充电器、充电宝、插线板
 楼主| 智慧谋略 发表于 2024-6-29 16:33:35 | 显示全部楼层
Part I:PD 协议分类和通信引脚
     PD协议是USB-IF推出的快充协议,目前已经更新到最新的USB 3.1协议,下面就来一起盘点一下:

PD协议的演变与推进
       PD协议与大部分协议如QC2.0/3.0,UFCS协议使用D+/D-引脚进行通讯不同不同,使用的是充电线和充电头内的CC引脚进行通讯,这使得PD协议与其他充电协议不同,给PD协议带来了一些新的特性。
      调压快充指的是在快充过程中充电电压会不断变化(一般是逐渐升高),PPS快充在手机在中的运用极为广泛。
     目前已经商用的PD 协议最大电压为28V。28V以上档位暂未商用。
     表格中电压电流档位的电流都是在该电压下输出的最大电流。在充电的过程当中,充电器输出的电流会根据充电设备的需求进行动态调整,不是说握手了20V 5A档位充电器输出的电流就一直都是5A。
Part II:支持PD 协议的充电器
      传统的充电器的USB-A接口是没有CC引脚的,所以无法进行PD协议的通信,因此为了解决这个问题,支持PD协议的充电器基本上都使用C口来进行供电。同时,与A口充电器不同,正规的C口PD协议充电器在一般情况下是不会直接输出的,需要连上充电线和带下拉电阻的设备(部分充电线如USB-C转Lighting/Micro B线也有下拉电阻)才会进行输出,所以如果要用功率表检测C口充电头的协议时,别忘了打开功率表的下拉电阻。

       现在大部分C口充电器都会在输出的标识当中写清楚支持的PD协议的具体档位(一般5/9/12/15/20/28V这几个档位是PD协议档位),可以进行一个初步的判断,但是PPS的档位很多充电器是不写的。要想获得完整的充电档位,需要询问商家或者用功率表进行检测。
Part III:支持PD 协议的充电线

       说完了充电头,再来看看充电线,支持PD充电线就是C to Lightning线和C to C充电线。前者没什么好说的,最大电流3A,主要区别就是有没有MFi认证。


苹果的充电线,主要分为两种,第一种是Usb-A to L,也叫普通线,第二种是C to L,也叫快充线。即一般情况下快充线为Type-C转Lighting,普通线为USB转Lighting。

C to L 快充线

Usb-A to L 普通线
       而C to C充电线就很复杂了,规格很多。不过首先要知道充电线的供电能力和数据传输能力(USB 2.0/USB 3.1/4,雷电3/4……)是分开的,没有任何关联,数据传输能力在此处就不讨论了。数据传输速度快的线可能充电电流最大只有3A,反之亦然。从PD协议的角度出发,总共有3种充电线。其中5A线内需要E-marker芯片来记录PD协议的最大电流和其他信息。

PD协议的充电线规格
       看到这可能有些同学会问不对啊,我看到的充电线都不止5A,很多厂商有6A,8A甚至12A的线。确实,这些线是存在的,但是6A,8A这些指的都是通过自家私有协议的最大电流。超过5A的电流规格都是指对自家私有协议的支持。如果用充电线去握手PD和其他私有协议,最大电流只有5A。同时因为PD的最大电流为5A,所以E-marker上标签最高只有5A,不会显示更高的电流。


补充:魔改A口充电器和充电线实现PD协议
       以小米为首的魔改A口充电器和充电线和PD协议的发展留下了举足轻重的一笔。为了让传统USB 2.0 A口充电口和充电线支持PD 3.0协议,小米在A口上增加了一个CC引脚触点进行通讯,使得支持了PD协议,vivo也有类似的充电器和充电线。因此使用此类充电器时,为了实现PD和基于PD进行魔改的私有协议MiPPS,必须同时使用充电器和原装充电线。

一、手机/平板
       除苹果和三星手机对PD固定档支持的最大功率可达27W外,其他安卓手机基本上已经降到了12-18W,部分原因是因为使用定压PD充电时需使用buck模块进行降压,效率低产生的能量损耗及发热大,所以给苹果手机快充的时候总会有一种非常烫的感觉。那用定压快充有没有好处呢?也是有的,你随手抓一个PD充电器基本上都能充电,不需要看它是否支持PPS协议。苹果的平板也是使用PD定压快充,最高电压15V,因为平板的散热面积比较大,所以充电起来发热没有这么严重。
       安卓手机这边,如果支持大功率PD协议充电的话,那指的就是支持大功率PPS协议。除了直接使用PPS协议作为百瓦内快充协议的三星、魅族、联想、中兴。还有兼容PPS快充的vivo,荣耀以及小米。
二、笔记本
       笔记本的话使用的PD协议都是PD定压协议,以20V档位为主,少数支持低压快充以及28V充电。同时现在很多笔记本都有20V 下5A以上的充电电流,例如小米140W,联想170W,华为/荣耀 135W,这些超过100W的协议都属于私有协议。
三、移动电源

       移动电源在充电时,大部分使用的也是PD定压快充协议,部分充电宝已支持PD 3.1 140W输入。输出时根据移动电源快充芯片和厂商设定可以输出不同档位的PD协议。
Part V:PD 协议的定位一、PD协议和PPS协议的关系
       PPS协议属于PD 3.0协议中的一部分,本质上也是PD协议。
二、PPS协议和魔改PPS协议以及其他私有协议的关系

      魔改PPS协议在本质上对PPS协议进行了魔改,属于私有协议,与PPS协议相互独立。此外,PPS协议和SuperVOOC协议,VFCP协议,SCP协议等协议也是相互独立的,网传PPS协议兼容其他私有协议是不对的。

定压充电协议和调压充电协议
 楼主| 智慧谋略 发表于 2024-6-29 16:34:27 | 显示全部楼层
QC和PD本质而言就是一种充电协议。手机充电少不了的一个是电源管理芯片(IC芯片),用户使用充电器为手机充电,控制手机充电的芯片就是“IC芯片”;一个就是在芯片中进行动态调整手机充电的电流、电压的协议,也就是我们所说的QC、PD协议。
说PD之前,先来说说QC,毕竟这老大哥出现时间更早。高通作为手机芯片领域内的翘楚,虽然近两年出的芯片总是被称作火龙,但性能也是实实在在的强。除了想让用户能够有更强大的性能,也想让用户有一个更快的充电效率,于是便将传统的5V/1A提升到了5V/2A,速度提升了一倍,也就正式开启了QC(Quick Charge)1.0。



有了这个突破口,用户能够充的更快了,也就想要更快,而随着USB技术的升级,快充也能够继续往上提升。QC2.0阶段,受限于MicroUSB接口最高支持2A的电流,高通在快冲方案上面选择了高电压,低电流的方式。QC2.0打破了以往常规的5V的标准输出电压,将电压提升到了最高可支持20V的水平。



不过手机厂商经过各方面考量,使用的多是9V、12V的高压方案,搭配上2A的电流,有了18W或者24W的充电功率。

这种方案的优势对于用户来说比较简单,常规的数据线再加上固定的高压充电头就可以使用。但问题也十分明显,由于12V的高压无法直接作用于给手机直接充电,需要解压到手机能支持的4.2V,这其中就会造成手机发热,一部分的能量就在其中损耗,充电效率也只能保持80%的水准。
与 Micro-USB 相比,USB-C(USB Type-C)接口最大支持 20V 5A 的电力传输,天然更适合快充。



事情发展到这个时候,高通显然就没法坐得住了,赶紧让自己跨入了QC3.0时代。此次的改变在于将电压的变动范围更细化,下探至3.6V最高电压20V,并且向下兼容QC2.0。由于全面使用了Type-c接口取代原来的MicroUSB接口,最大电流也提升到了3A。
一旁的USB-IF看着高通这么积极,自己也不能落于下风,也麻溜的给自己升级到了PD3.0版本。这个时候快充的技术已经趋于成熟了,也就造成了国内国外各大手机厂商的快充标准百花齐放,如后续的高通 QC 4.0/3.0、联发科 PE3.0/2.0、华为 Super charge、摩托罗拉 Turbo charge、OPPO VOOC 闪充、一加 DASH闪充、魅族 mCharge 等等。整个就一个群雄争霸的局面。



这种情况在现在提倡环保的时代,每家都用自己的充电头就显得太不尊重了。这种局面下,作为安卓手机系统的老爹谷歌给高通发话了,你要用我的系统,就必须支持PD快充协议。这一声大喊,从此也就开启了充电协议的大一统。

2017年2月,USB-IF组织发布了USB-PD 3.0标准的重要更新,即在USB-PD 3.0标准的基础上增加了可编程电源PPS(Programmable Power Supply)。这套标准的出现,可谓是最终形成了融合。

PPS让USB接口的输出电压范围,从5V扩展到3.0V~21V,原本高压小电流和低压大电流两大派系从此在PPS的怀抱下能够雨露均沾,最简单的例子就是可以给几乎所有移动设备进行快充,比如笔电、switch等;



同时还可调整电压幅度为20mV,可以实现低压大电流直充;PPS有脉动机制,保证充电过程的安全性,由于有些手机采用大电流充电,安全性便需要更加注意,为了有足够的保障便规定最少每10S,负载和适配器之间要保持一次脉动沟通,避免充电过程失控。

说到这,我想小伙伴应该也能明白QC是什么了吧。对于二者关系来说,PD作为USB-IF组织掌心宝,又掌握着USB接口协议,再加上谷歌要求,可以说几乎所有以TYPE-C为接口的国产手机快充协议都得支持PD快充。PD3.0与QC4+的组合一段时间也成为了快充的标配,而后期的QC5也是紧随着PD3.0进入了100W的快充时代。



typec接口的线新的标准最大不是100w了,买对应线就行;2.快充不仅要充电头和线,设备也要支持对应的协议,这是硬件限制,不是软件的事也不是一个typec 接口的事;3.楼主文中提了,pd 协议要c-c的线,只有a口的充电器应该不支持of协议。

 楼主| 智慧谋略 发表于 4 天前 | 显示全部楼层

什么是 AVS
USB-IF 协会在 2021 年推出的 USB PD 3.1 规范中首次加入了 ERP (>100W)扩展功率范围,同时加入了 ERP AVS 扩展功率范围可调电压电源(Extended Power Range Adjustable Voltage Supply),允许 15V–48V 区间内以 100mV 步进调节输出电压。与传统的 PPS 模式不同,EPR AVS 只提供恒定可调电压输出,不支持电流限制。



在 2024 年 10 月发布的 USB PD 3.2 规范中,进一步提出了 SRP AVS 标准功率范围可调电压电源(Standard Power Range Adjustable Voltage Supply),新规范要求所有标称功率大于 27W 时必须支持 SPR AVS 模式。27W 至 100W 标准功率范围允许在 9–20V内以100mV 步进调节输出电压,提升充电灵活性和效率。



简单来说,PD3.1 的 AVS 只在高功率 EPR 模式下可用,主要为适应 15–48V 的高压;而 PD3.2 在此基础上新增了 SPR AVS,使得中低功率也支持可调电压(9–20V),以满足更多设备的需求。
对于 iPhone 17 系列、iPhone Air 手机等受电设备来说,AVS 能让充电器输出的电压与电池所需电压高度匹配,配合手机内部的电荷泵技术,从而最大限度地降低手机内发热。

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