詳解高通QC3+:以退為進,重奪頂級快充寶座

2020年4月27日,小米召開了今年的第三場新品發佈會。對於大多數用戶來說,這場發佈會最大的亮點毫無疑問是在外觀、界面流暢度,以及隱私保護方面脫胎換骨的MIUI 12;而對於一部分預算不高,但又想體驗5G與50倍“望遠鏡”拍照的朋友來說,2099元起售的小米10青春版,顯然也成功拉低了超長變焦機型的門檻。

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但是除了新版系統與新款機型之外,其實這次還有一項新技術也伴隨著小米10青春版首次亮相。這就是高通推出的全新快充方案Quick Charge 3+,或者簡稱QC3+。


為何是“3+”,這要從一個歷史問題說起


看到“QC3+”這個名稱,對手機快充技術稍有了解、或者有一定玩機經驗的朋友可能會感到驚訝。畢竟早在驍龍835時代,我們就已經迎來了QC4與QC4+兩代快充技術的實際商用。那麼,為什麼2020年的新技術會被冠以“QC3+”的名號呢?


要弄明白這一點,首先我們需要知道,發佈距今已經有數年的高通QC4與QC4+,到底是一個怎樣的快充技術。

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事實上,全球首款支持QC4+快充技術的智能手機,是發佈於2017年11月1日的雷蛇Razer Phone,其所配備的是一款輸出規格為5V3A、9V2.67A、12V2A,也就是最大功率24W的QC4+適配器。然而正是這款機型,讓不少人對高通QC4+快充產生了一個極大的誤解,那就是以為QC4+的輸出功率最大隻有24W(一說為28W)。

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那麼,高通的QC4+是不是隻有24W輸出功率?在wiki上,我們可以找到一張標註詳細、引用內容豐富的高通快充版本列表。其中清晰地寫明,早在2015年的QC 2.0快充標準上,高通就已經做到了最高12V/3A的36W快充;而到了2017年出現的QC4和QC4+上,最大充電功率甚至高達100W(20V、5A),比如今2020年已經發布的,充電速度最快的手機快充還要更高!


這意味著什麼呢?簡單來說,就是我們此前其實一直都在使用著“殘血版”的高通QC快充產品,那些15W的QC2.0、18W的QC3.0、乃至後來24W、28W的QC4智能手機,通通都沒能真正發揮出對應的QC快充最大的速度。


“殘血快充”從何而來?成本與技術制約皆有之


是不是感覺又被“震驚”到了?然而在經過資料收集後發現,一方面,我們也驚訝於過去竟然用了這麼多年“殘血QC快充”的這一事實。但在另外一方面,其實對於曾經的智能手機產品來說,所支持的QC快充達不到高通方面標定的最大功率這件事,本身也是情有可原,並不能說是“廠商偷工減料”。

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從高通的官方資料裡我們可以看到,QC3.0確實是可以達到36W的


首先大家必須要清楚的是,大功率的快充技術本質上是一個綜合性的系統工程,不是說某款機型用了一顆支持快充的芯片就可以做到。就拿36W的QC2.0與QC3.0快充來說,要想達到這個充電功率,手機就需要有一顆36W輸出能力的快充充電頭、一條能夠承受12V、3A電壓電流的特製USB充電線、一顆足夠高效率的電壓轉換芯片及其周邊功率元件,此外還得有一顆(或者是兩顆並聯)支持大功率輸入的快充專用電池,除此之外,還得要設計專為以上所有這些部件散熱的結構。


看明白了嗎?沒錯,以上的這些部件,只要其中任何一個不能達到承受36W功率的這個硬性門檻,就意味著相應的快充速度無法真正實現。那麼對於早前的智能手機行業來說,當時存在著雙芯並聯的快充專用電池設計嗎,存在著高轉化率低發熱的GaN(氮化鎵)功率元件嗎,存在著能夠承受12V電壓的USB線嗎?或許是存在的,但至少無論是從技術穩定性,還是從商用的成本上來說,指望當時的手機使用“滿血”的QC快充,都幾乎是件不可能的事情。

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不僅如此,當時間來到2017年,隨著QC4和QC4+的正式商用,問題又進一步被複雜化了。這是因為當時(實際上到現在也是)全球許多國家都已經有了統一數碼產品充電標準的動議,而為了迎合“行業趨勢”,高通在QC4中不僅帶來了高達100W輸出的全新私有協議,還加入了對USB-PD、USB-PD PPS3.0通用充電協議的支持。


但是這樣一來,一方面這意味著新的快充設備(包括充電頭與終端)需要支持3.6V~20V(QC4)、5V/9V(PD)、3V~11V(PPS3.0)三種不同標準的可變電壓檔位,使得零部件用料進一步複雜化、成本也更進一步上漲,甚至逼得高通不得不在QC4中拿掉了對此前自家QC2.0及QC3.0的支持,直至QC4+上才重新又加了回來。

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只能使用雙端Type-C接口,就是QC4為了兼容USB PD而做出的巨大犧牲之一


另一方面來說,雖然高通早在2017年就已經設計出了高達100W的自研快充協議,並且也發佈了相應的控制芯片,但彼時的USB-PD技術卻遠不像現在這麼成熟。這意味著如果有廠商試圖推出能夠支持“滿血版”QC4或者QC4+的設備,那麼這些充電頭及智能手機就會面臨著只有用QC4模式充電才能實現100W充電功率,可一旦換用當時氣焰正盛的“行業通用標準”USB-PD,則功率將會被限制在27W附近。很顯然這會帶來用戶體驗上的落差,也可能給相應的廠商造成麻煩,還會直接導致相關產品的成本大幅上升。因此當我們現在再來看初代Razer Phone那個24W的QC4+的設計時,就能明白廠商想要“兩邊都不得罪”的小心思了。


以退為進,懂得變通的QC3+或將迎來最好時機


綜上所述,正因為QC4與QC4+實際上包含了充電功率高達100W,至今都沒有過時的高通私有協議,因此當充電功率上限為60W的新方案誕生時,它被命名為“QC3+”自然也就可以理解了。不過可不要因此就小看QC3+,雖然其極限充電功率沒有QC4+高,但從某種意義上來說,這可能也就是它唯一“看起來”不如QC4系列的地方了。因為高通這次在新的充電技術裡,還有著大刀闊斧的改動。

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首先,QC3+取消了QC4與QC4+中引入的,對所謂“統一協議”USB-PD的支持,重新回到了獨立的專有技術路線上,因此QC3+不再要求必須使用C to C的線纜,而是隻需要傳統的USB Type-A to Type-C的數據線即可。很顯然,無論是從線材更換的成本,還是從與更多適配器以及設備的兼容性來說,這都是一個意義重大的改進。


其次,QC3+充分吸取了QC4+標準中那些可取的先進部分。比如說它支持了最高20V的電壓,同時將電壓自動調整的階梯由原來的200mV修正到了20mV,這意味著相比QC3.0,QC3+的充電功率提高了67%,可自動調整電壓的段落數量增大到了10倍,可以實現速度更快,且對設備保護效果更好的快充。用高通自己的話來說,就是“可以在15分鐘內充入50%的電量,與QC4+無異”。

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QC3+重回私有協議,也重新迎回了對Type-A標準接口的支持


除此之外,QC3+還極大簡化了智能手機的充電控制電路設計,它帶來了全新的電源管理集成電路(PMIC)芯片SMB1395/SMB1396,在這些芯片內部,諸如過壓保護、電流檢測等以往需要額外部件來實現的功能,都被實現了集成在其中。這樣一來,不僅僅是簡化了手機的設計,而且還節約了寶貴的PCB面積,方便廠商放入更多其他的功能部件,比如說多加一顆攝像頭、使用大一點的揚聲器,亦或者是多佈置幾枚HiFi電容等等——消費者的最終體驗改善,有時也就是從這樣一枚集成度更高的充電芯片開始的。


當然,你可能想不到的是,高通QC3+這次除了精簡不必要的“累贅”,提高充電速度以及方案本身的集成度之外,它甚至還有一個隱藏的殺手鐧,那就是同時支持有線與無線兩種充電方式。要知道雖然2020年年初到目前為止,已經有多款支持無線高速充電的機型發佈,但它們無一例外都是價格不菲的旗艦產品。而QC3+按照高通目前公佈的信息來看,卻是專為驍龍765及驍龍765G這樣中高端設備所準備的全新快充方案。

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這意味著什麼?從消費者體驗的角度來說,我們或許有理由期待,不久之後就會有2000元價位檔,且配備60W有線無線雙快充的設備面世。而從自身技術發展的角度來說,高通也不僅僅是搭上了無線快充的順風車,更重要的是如今適應超高功率充電的器件及電池技術均已成熟,而QC3+放棄兼容USB-PD的這一變化,更是不由得令人浮想聯翩。


高通是不是已經計劃好了充電功率超過100W(USB-PD的理論上限),採用自有技術的下一代旗艦超快充方案,所以才會更有底氣對USB-PD棄之敝履了呢?


【本文圖片來自網絡】


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