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快充协议测试设备及选型方法

2023-05-08 09:00:00

一、概述

     手机等电子产品发展迅猛,充电协议呈现USB-PD统一的趋势,多接口的充电器需求越来越大。办公桌上,各种数码设备,手机、笔记本、iPad、蓝牙耳机、智能手表等越来越多。随之而来会出现一个的问题,多个充电器来回换好麻烦,桌面也凌乱,这时候你就需要一款大功率、标准快充协议、接口多的充电器。而说到移动电源,大家都非常的熟悉。它的体积有胖有瘦,设计有俏皮可爱也有沉稳内敛,用处就是给数码产品供电续航,随身携带提供方便,如同人人都有手机一样,移动电源也成为了人们生活中不可或少的一件物品。 在大部分人眼里,移动电源对于他们来说只要能充电就好,但移动电源千差万别,性能参数容量都各不相同,选择正确的产品,能带来更好的使用体验。对于一款移动电源好不好有几项重要的参数至关重要,分别是功率、容量、协议。功率大可以支持更快的充放速度,容量大能提供更长的续航,协议兼容性好能更好地匹配设备提升充电速度。


三合一.jpg华为.png


二、快充协议

     由于电池技术的停滞不前,那么如何增加电池的续航能力呢,于是快充就成了各大厂家的瞄准的方向。短短几年时间就从10W-40W再到现在的140W,充电时间也从几个小时,几十分钟甚至以后的几分钟也不是不可能。

(1)USB-PD(USB Power Ddlivery)

     USB-PB也就是我们平常说的PD快充,它是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范,同时也是目前主流的快充协议(没有之一),从PD1.0、PD2.0、PD3.0到现在的PD3.1协议,功率由100W扩展到240W,在扩展功率范围中,增加了28V、36V和48V这3种固定电压档和另外3种可调电压档,每个档位所支持的电流依然保持5A不变。


PD.jpg


(2)高通QC快充(Quick Charge)

     对于安卓手机用户来说,QC快充应该是我们较早接触到的快充协议了。QC快充的全名是Quick Charge,它是美国高通公司专门为配备Qualcomm骁龙处理器的手机所开发的新一代快速充电技术。时至今日,QC快充已经发展到了5.0时代,而每一代的QC其实都是截然不同的,如QC1.0 发布于2013年,在这之前,我们认知当中的手机充电从来都是五福一安——5V电压1A电流,总功率5W。由于功率=电压x电流,所以想要提高充电的效率,无非就是要么提高电压,要么加大电流。 QC1.0选择的就是借助一个电源管理集成电路(PMIC),当识别到输出端和接收端都能支持QC1.0快充协议时,就会自动把输出电流提高到2A。因此,QC1.0可以提供10W的充电功率,理论上可以让充电效率提高40%,让原本需要4小时的充电缩短到3小时内完成。跟QC1.0不改变电压只提高电流不同,从QC2.0开始,快充技术就全部都改成同时提高电流和电压。QC2.0本身支持5V、9V、12V、20V四组电压,并且有两个标准:ClassA和ClassB。其中ClassA标准的QC2.0只支持5V、9V、12V这三档电压,并支持3A电流输出。而ClassB标准则是包含了20V共4档电压输出,因此可以达到60W的充电功率。QC3.0本身是QC2.0的升级版,其改进就是QC3.0支持输出电压以0.2V为变量进行调整变化,因此电压输出范围从3.6V到20V之间变化。需要注意的是,从QC4.0开始高通就舍弃了Type-A,转而全面启用Type-C USB接口来作为充电输出及输入的统一接口,输出功率主要分成5V/4.7~5.6A/28W和9V/3A即27W两种,理论上可以在15分钟内给手机充入50%的电量,真正实现传说的“充电5分钟通话2小时”。新推出的QC5.0可以支持100W+的超大功率输出,而且跟之前的QC4.0相比,充电效率提高70%的同时,发热量可以降低10°C。

QC(1).jpg

(3)华为FCP和SCP

     FCP工作电压为9V,电流2A,达到18W快充输出功率。之后华为又推出了新的SCP快充协议,SCP快充技术在业内被称为低压直充,其中关键在于引入了电荷泵的科技,也称作电容式电压变换器。电荷泵会根据接收设备的情况自动调节电压大小,并使得充电效率达到80%。早期的SCP支持4.5V/5A或5V/4.5A共22.5W的输出功率。后来华为更新了SCP标准,使它支持10V/4A共40W的充电功率,比之前提高了77.78%。

(4)其它协议

     联发科的快充标准是Pump Express、vivo的是FlashCharge、小米ChargeTurbo快充协议、OPPO的VOOC系列快充、三星的AFC。


三、常见问题

     各个厂商各自的技术,一般来说要搭配自家的充电器才能使用,不同的私有协议不互通,你用华为的scp就算是40w也不能给oppo充40w。手机内部相关元件、充电头和充电线,都需要根据需求定制。以线材为例,常见的通用充电线材只能承载3A的电流,要实现5A大电流快充,就必须对充电线进行改造。


四、快充协议测试设备

(1)力科测试平台 Voyager M310e是一款功能齐全的 SuperSpeed USB 10Gbps 协议分析仪和练习器,全面支持新的 USB Power Delivery (USB PD) 3.1 规范,包括全部的一致性测试。

(2)昂盛达多协议电子负载&快充电源,支持手动及自动测试,既适用于研发调试和性能评估,亦便于生产线批量检测使用。

(3)贝奇快充协议测试设备,应用领域和昂盛达一样。

(4)POWER-Z KM002C,主要用于研发。


五、快充协议测试设备选型

(1)先确定需要测试的充电器或者移动电源的快充协议是哪些,再找对应的快充测试设备,是否有支持对应的快充协议测试。

(2)研发和产线对测试设备的要求不一样,研发更注重手动调节电压、协议,产线关注自动测试,需要先设好工步,对应的价格也更高。

(3)接口数量也影响测试效率,一般在实验室用单通道的测试设备就可以了,如果测试的是多接口的充电器或者移动电源,建议选择2/4/8/16/32通道的测试设备;在产线测试方面,建议直接选择2/4/8/16/32通道的测试设备,因为通常需要测试多个充电器或者移动电源。


六、测试

(1)给充电器或者移动电源供电

(2)设好电压/工步/协议

(3)通过测试线,连接测试设备和充电器或者移动电源

(4)点击开始测试,看是否通过

(5)测试不过会提醒,分析具体原因,比如电容电压过高

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