前面说过,QC2.0协议是高通开宗立派之作,充电器与手机内的充电芯片通过USB的D+和D-信号进行通信,手机告诉充电器:“请输出**电压”,然后充电器就固定输出这个电压值,不偷工减料,不含糊。
而Quick Charge(QC)3.0是QC2.0的升级版,是进行精细化优化的结果。

QC2.0只有几个固定档位(5V、9V等),而QC3.0就像一台无级变速的自行车,可以更平滑、更高效地根据实际情况调整电压,从而在效率和发热上取得更好的平衡。
最根本的原因是什么?
手机内部的buck充电芯片,负责将充电器提供的高电压(如5V、9V)降低到电池所需的电压(约3.5-4.45V)。但5V和9V都各有优点和缺点,整理如下图:

在手机为低电量时,9V/2A充电确实能提供很快的速度,像饿狼扑食,恨不得一口吞下能量。但随着电量上升,充电功率会逐渐下降。对手机内部的BUCK充电芯片来说,输入(VBUS)和输出(VBAT)的压差大的话,buck效率一般。但如果切换为5V的话,前端损耗(IBUS侧)仍不可忽视。所以这时BUCK损耗+前端损耗很微妙,9V和5V都不是最优解。
最优解是选择是一个中间态的电压,比如7V,就像找对象,太高太低都不行,得找个门当户对的!
这便是升级到QC3.0最核心的原因。 QC3.0可以智能地将输出电压调节为中间态的电压。这样,buck charger需要处理的压差非常小,能量转换效率高。发热低不仅提升了充电体验,也保护了电池长期健康。官方数据显示,QC3.0从0%充到80%比QC2.0快约27分钟。
在QC3.0整个充电过程中,手机始终在寻找并维持为“当前状态下能达到的最高效率的电压-电流组合”。这就是所谓的最佳电压智能协商(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage)。
QC3.0充电器输出电压从3.6V起步,3.6-20V可调,步进档位为200mV,因而可以为手机调节到一个合适的输出电压。
此外,QC3.0向下兼容QC2.0。
实现方式
如下图,QC3.0是在QC2.0的基础上增加了连续模式。当DP=0.6V,而DM=3.3V时,表示暗号对上了,QC将进入continuous mode(也就是QC 3.0模式)。
进入连续模式后,QC3.0通过D+、D-的脉冲调节VBUS电压。200mV作为步进值。D+上的脉冲是升压脉冲,D-上的脉冲是降压脉冲。

波形图
QC3.0协议波形如图所示。在D+、D-断开短接后,D+发送16个升压脉冲,D-随后也发送16个降压脉冲,VBUS响应升降压过程。升到8.2V后降为5V,确定识别到了QC3.0协议后。然后以200mV步进调压,最终把VBUS调节到8.5V左右。
