各位小夥伴們大家好，充電雜談是充電頭網新開設的一期欄目，主要吐槽日常使用過程中遇到各種充電相關，前兩期我們探讨了《充電雜談No.1為何你的充電器老插不穩？》《充電雜談No.2：快充到底是什麼？》，今天欄目第三期我們來聊一下，充電雜談No.3：快充協議如何工作的？

快充協議是充電器與設備溝通握手所需的“語言”，隻有正确“對話”後，才可以“握手”成功，進行快速充電。我們一步一步來看不同的快充協議是怎樣工作的。

一、舊式快充協議

幾年前快充協議十分簡單，簡單到類似交通信号燈，幼兒園小朋友都可以通過顔色判斷信号含義。設備與充電器不需要很“聰明”就可以讀懂雙方的需求，不管是研發難度還是物料成本都簡單便宜。而快充協議的紅綠燈，則是采用D D-電壓進行信息傳輸。

舊式快充協議都是使用USB2.0通訊接口，常見于USB-A接口。圖片中是一個在移動電源上的USB-A輸出母座，可以看到他與主闆連接的隻有四個引腳，其中兩側是用于傳輸電流的VCC、GND引腳，中間的是用于傳輸數據的D 、D-引腳。D D-的“D”是數據Data的意思，充電端與接受電力的設備之間通過D D-進行數據通訊，進而握手快充協議。

我們再來看看數據線，一般來說USB2.0數據線USB-A接口上隻有4個觸點，與USB-A母座定義相同，最外面兩個是用來傳輸電流的，中間兩個是用來傳輸數據的。VCC、GND較長，D D-較短，那是故意設計，為了拔出時先斷開數據連接，後斷開電力供給。

1、APPLE2.4A

在大家都是5V充電的年代，iPhone直接充電隻有5W，需要充電器有特殊的識别電阻才可以獲得更大充電功率。圖中PCB左邊是兩個USB-A輸出口的焊盤，共用了一顆支持雙路智能識别的協議芯片，iPhone插入後，協議芯片調整USB-A接口的D D-電壓為2.7V/2.7V，提供APPLE 2.4A的識别。而最右邊的USB-A接口，則是簡單地将D D-直接連起來短接，提供DCP 5V1.5A的輸出識别。

通過POWER-Z測試儀監測iPhone 8 Plus的充電，可以發現當前D D-電壓為2.66V/2.65V，接近APPLE2.4A識别協議的2.7V/2.7V，iPhone 8 Plus進入APPLE2.4A充電模式，功率達到12W。

2、QC2.0

進入QC2.0高壓快充年代後，USB-A接口不再是簡單的5V輸出，而是可以升壓至9V甚至12V電壓獲取大功率電力傳輸，這存在一定危險，什麼情況才需要升壓而不會燒壞設備？所以QC年代智能識别芯片做出了較大的進化，包含了多種不同快充協議，QC、FCP、AFC等等，同樣是通過控制D D-電壓來進行輪詢判斷。例如QC2.0快充需要輸出9V的話，D D-電壓就是3.3V/0.5V，需要輸出12V的話，D D-電壓就調節為0.5v/0.5v，沒有反饋就不進行升壓，保持5V輸出确保安全。

3、MTK PE

如果說QC2.0基于D D-電壓進行通訊的方式類似紅綠燈的話，魅族手機采用的MTK PE快充則是類似打電報的摩爾密碼，嘀——嘀嘀嘀——嘀嘀——嘀嘀嘀——嘀——嘀——這樣進行通訊。PE快充不需要D D-數據傳輸，甚至隻有VCC GND的兩芯數據線都可以成功使用并觸發PE快充，并且PE的電流脈沖信号近乎于無損數字傳輸，不會像D D-那樣出現電壓值誤差無法觸發快充的情況。

圖中是POWER-Z USB測試儀抓取到魅族觸發PE快充時的電流脈沖，可以看到電流的通斷與間隔就像打電報一樣進行信息傳遞，信息傳遞握手正确後，充電器輸出電壓從5V跳至7V再跳至9V。但PE快充太少衆，市場占有率低沒有話語權，配件選擇面也少，甚至現在連魅族新機型都不再支持PE快充，這就是題外話了。

二、USB PD高級通訊協議

在進入USB PD快充時代後，充電器與數碼産品的物理接口從USB-A口全面過渡到USB-C接口，USB-C接口擁有更多的Pin腳，支持更高的電力傳輸上限，并且完全不同于以往簡單的D D-識别，而是智慧式數據包雙向溝通的手段進行更加複雜的通訊。如果說舊式快充協議是幼兒園學生看紅綠燈過馬路的話，USB PD快充協議就是兩個成年人在進行微信聊天這種複雜程度。

我們來先看看接口的區别，USB-C物理接口滿pin形态高達24個針腳，但用于充電不管多大功率，都隻要USB2.0形态的12個針腳就足夠了，滿pin多出來的針腳是用于跑USB3.0/3.1/3.2/雷電等高速數據的，與充電無關，下面我們重點介紹一下USB2.0标準pin腳的USB-C接口。

可以看到USB-C用于電力傳輸的VBUS、GND一共有兩對也就是4根針腳，除了支持正反面盲插外，多了一倍的針腳讓他可以支撐更大功率的電力傳輸。在接口的中間可以看到D D-這兩個USB-A标準上的針腳，所以USB-C可以向下兼容數據通訊。而USB PD最關鍵的是CC針腳，CC線是USB PD快速充電标準用于信息交換的通道，沒有CC針腳的話就無法進行PD快充。一些魔改USB-A口，雖然形态是A口，但中間新增了一根針腳CC線，所以可以在A口上跑USB PD協議。

USB-C通訊采用可編程語言進行雙向通訊，需要用到高性能USB PD控制器，芯片體積、針腳數量、複雜程度都遠超QC年代的協議芯片。下面我們通過POWER-Z USB測試儀抓取充電器與手機之間的通訊包，看看在充電過程中發生了什麼事情。

1、PD2.0

USB PD快速充電标準現在已經發展到PD 3.0，數字越大的版本所支持的功能越多，我們先看看PD2.0。PD2.0快充支持固定電壓檔切換，可以根據充電器廣播選擇需要的固定電壓。POWER-Z USB測試儀上可以看到，設備與充電器通訊後從5V3A跳轉到了9V3A這個電壓檔進行充電。

我們再通過POWER-Z電腦端APP抓包看看，信息端口欄目分别是兩個方向的傳輸，Source—>Sink、Source<—Sink。其中Source—>Sink是代表發射端向接收端發出的通訊，例如充電器對手機，Source<—Sink是接收端反饋信息給發射端，例如手機對充電器，搞懂了方向那我們接下來就能看懂他們之間的通訊方式。

USB PD通訊流程我們以PD 2.0充電器作為舉例，線纜插上後供電端與設備并不是立刻開始充電，而是先打招呼，充電器進行廣播PDO電壓，充電器告訴手機，我支持5V2.4A / 9V3A / 15V3A / 20V2.25A四個固定電壓輸出。

手機接收到PDO廣播信息後，先是反饋給充電器，告知需要5V2.4A這個電壓檔，充電器收到反饋後回複手機，電力已經調整至5V2.4A。之後手機充電器再互相通訊，手機請求調整輸出電壓至9V2A，充電器告知請求已經收到，正在調整至9V2A，這樣完成一個通訊階段。

2、PD 3.0 PPS

PD3.0 PPS與PD2.0相比原理接近，多了PPS電壓子集。PPS電壓子集是一組以0.02V跨度為調整幅度的供電電壓集，可以精細地進行電壓微調，讓電荷泵快充、直充變成可能。

PD 3.0 PPS插入線纜後，充電器向手機發出一個數據包（PDO廣播），告訴手機我是一個充電器，擁有5V3A / 9V3A / 12V3A / 15V3A / 20V2.25A四個固定PDO與5-11V3A / 5-16V3A兩組PPS。手機接收到這個廣播後，對充電器反饋信息，請求輸出5V3A電壓。充電器接受到電壓調整請求，并告知手機已經調整OK，手機反饋說已經做好充電準備，開始5V3A進行充電。

在充電的途中，手機發出信息告知充電器，我需要調整電壓，請求将輸出電壓調整至8.66V3A，充電器接收到電壓調整請求，将輸出從5V3A調整至8.66V3A。之後手機每秒發送多次調整電壓指令，每次都告知充電器将電壓下調0.02V，充電器也如實進行調整。

在經過了五百多次的通訊進行電壓微調後，最終穩定在了7V3A這一個電壓進行充電，以達到充的快溫升低的目的，這就是PPS快充協議的通訊過程。

三、私有協議

1、全私有協議

某些廠家會對部分設備開發私有快充協議，在通訊過程中加密了信息流，用戶想要獲得最佳充電體驗隻能使用原廠配件。這種做法一來是因為目前的标準無法滿足廠家需求，例如USB PD上限隻有20V5A 100W，二來可以建設私有配件生态圈，足夠的利潤支撐技術研發達到良性發展，這麼做無可厚非。2、半私有協議

部分廠商則是采用半私有協議，例如三星45W AFC快充，基于PD3.0 PPS開發的快速充電協議進行微調修改，因為未進行加密，所以市面上部分第三方配件也可以通用，用戶選擇配件範圍較大。

四、USB-C接口統一對快充的好處？

多年前接口未統一時，存在Micro USB、Mini USB、異形排針、DC圓口等多種不同接口，就連供電電壓都存在差異，混沌的亂象阻礙着發展。USB-C好比燈泡卡座，淘汰其他接口大統一為USB-C接口标準，讓萬千設備均處以相同标準下運行，相同的物理接口，相同的通訊标準。生産商技術研發不再需要為各種标準而設計不同規格産品，快充技術得到飛速發展，用戶作為消費者也在享受USB-C大統一的便利。

USB-C是燈泡卡座的話，充電器就好比燈泡，基于USB-C标準而制造的充電器誕生出18Ｗ、30Ｗ、45Ｗ、65Ｗ、100Ｗ以及未來更大功率，用戶可以根據自己需求選擇不同功率的産品使用，無需擔心接口問題。

充電頭網總結

這期充電雜談小編為大家介紹了部分快充協議的工作方式與原理，相信看完大家都會有所了解。對于手機、筆記本等設備來說，快充協議必不可少，沒有快充協議支撐的話充電功率會受限在非常低的功率，得益于USB-C統一标準讓快充全面普及，不管是入門機型還是旗艦産品都支持快充，不同消費層用戶都可以享受快充帶來的樂趣。好了， 這期充電雜談到此結束，我是Yubeii，大家有什麼想讨論的話題可以留言告知，我們下一期再見。​​​

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