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手机快充标准混战升级,但Type-C千亿市场方向已经明晰

USB PD真会一统天下吗?未来一两年内,主流的快充方案又会是什么?

如今,快速充电已成为手机的一大卖点。2016年国产手机销量逆袭王OPPO借 “充电五分钟,通话两小时”让VOOC闪充深入人心;两大平台商,高通的Quick Charge和MTK的 Pump Express也均在市场上有广泛应用。QG6esmc

不过,各家快充标准彼此之间并不兼容,这给用户带来了一定的困扰。今年10月底 ,Google在Android 最新兼容性定义文件中表示,希望未来Android设备都能采用USB Type-C接口的Power Delivery充电标准,并强烈建议不要支持修改 Vbus 预设电压,或修改sink/source输入电路的第三方充电技术。随后,高通紧接着宣布升级QC到4.0版本,其中很重要的一点就是对USB Type-C和USB PD的兼容。高通称,对QC 4.0适配器的功能进行了标准化,帮助确保单个配件支持多种充电实现和移动设备。QG6esmc

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谷歌和高通相继发声发力,让这场快充标准之争进一步升级。这对快充技术及USB Type-C接口市场发展有何影响?手机终端厂商又如何看待快充兼容问题?有机构预测称,新一代USB Type-C市场总规模将超过千亿元,国内配件厂商该如何把握?快充技术国家标准何时正式推出?QG6esmc

2016年深圳高交会期间,在工信部电信研究院泰尔终端实验室举办的一场探讨“终端接口与快充技术协同发展”的技术论坛上,来自终端、芯片以及快充国家标准制定组的相关代表进行了解析介绍。QG6esmc

手机厂商:倾向于基于规范做,但我们需要创新空间

作为首家在手机上配备Type-C接口的厂商,乐视发表了自己对Type-C快充的看法,其相关负责人表示:QG6esmc

首先,4000mAh电池已成为主流配置,且越是中低端的手机对电池容量的需求会越高。电池容量的上升同步带来对充电时间的要求。目前2A充电已经成为最低需求,大多数企业主要在实现3A及以上充电。实际上,充电电流从3A到5A甚至8A、10A,终端厂商对充电的需求是永无止境的。QG6esmc

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Type-C接口连接器定义的最大通流为5A,并保留10A的通流定义,满足快充要求,这也是终端厂商所看中的。与此同时,集合了充电、数据和音视频接口功能的Type-C非常强大,该生态圈的建立将形成一个接口打遍天下的局面。但目前的问题是,增加了手机及配件的成本,同时某些接口功能定义没有完全规范化,整条产业链没有完全搭建起来。QG6esmc

要实现快充的普及,充电器的通用型是急需解决的问题。实际上,终端更倾向于基于规范做出适配性产品。然而目前USB PD 协议还没完全定型,早前的PD 2.0协议并不能满足中国市场对快充的需求(现在已经推出 USB PD 3.0)。在这方面,中国通信标准化协会 (CCSA)已经建立渠道让企业与USB-IF进行直接的技术沟通,效果也非常显著。QG6esmc

乐视相关人士也表示,在PD规范成熟之后,作为终端厂商,还是希望能够在接口上能够进行进一步的创新。CCSA如何在帮助企业保证创新的同时又使得Type-C快充规范化?比如,企业所推出的快充产品,能否通过拿到权威机构的第三方认证,实现兼容互通?QG6esmc

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对于Google可能的强势做法,市场普遍认为一方面有利于设备安全性和规范性,另一方面来讲却在限制行业竞争以及企业创新。有业内人士直言,Google试图想主导Type-C生态圈,而倘若Google进一步限制不符合其标准的快速充电技术,使得QC、PE等第三方标准不再适用。这将导致15W(Type-C即支持3A/5V,不需要跑PD协议,也不需要增加E-MARK芯片,如上图所示)以上快充成本的增加,如何实现基于Type-C的低成本快充是下一步需要考虑的问题。QG6esmc

手机快充标准战国时代能否终结?

除了芯片开发商高通的QC以及联发科的PE之外,不少手机厂商也有自家的标准,比如OPPO的VOOC闪充、华为SCP、一加的Dash charge等等。每家的标准都有各自的优缺点。QG6esmc

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比如,VOOC采用低压直冲。特点是充电速度快,充电器直连电池,整体硬件设计抛去了大量升降压设计,故而线路损耗小,发热小,效率高。属于双向数字通信,在终端和充电器都有控制芯片。因为全部采用特制的充电器、数据线和电池,导致相较于高压从电模式,成本问题比较突出。另外,使用者少,与其他同类产品的通用性也几乎为零。QG6esmc

而高通QC采用高压充电,在终端侧需要有电压转换设计,这就有功率损耗,并且会导致终端侧发热,效率也相对处于中等水平。优点则是成本低,有广泛的生态系统。据报道,高通QC4.0充电效率提升最高达30%,并可提供高达28W的充电功率。QG6esmc

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华为的SCP推出相对较晚。据泰尔终端实验室刘伟介绍,推出时间晚一些的好处就是能实现弯道超车,华为SCP兼顾两种快充模式,即支持高压充电,又能支持大电流充电。缺点即成本较高,使用者少。QG6esmc

除此之外,刘伟还介绍称,USB-IF的PD协议本身并不是为快充应用而产生的,起初是用于供电,但功能形式上能应用于快充,因此也逐渐加入到快充应用领域。QG6esmc

多家快充标准的出现不可避免的出现了兼容性问题,不同方案不能兼容,而使用同一方案的不同终端厂家之间也不一定能兼容。刘伟表示,从节约社会成本的角度,多种协议并存不利于行业发展,最佳方案就是:确定唯一的方案,一个安全性更好,充分考虑高电压和大电流两种方式,开放并智能的实现协议升级,且具有一定扩展性的最佳方案。目前,泰尔终端实验室的下一步工作就是寻找最合适的接口形式,争取实现这一最佳方案。QG6esmc

快充技术国家标准要来了!

适配器-终端统一接口系统部分有望明年完成QG6esmc

在此次论坛上,标准起草人之一泰尔终端实验室徐春莹也透露,快速充电技术国家标准已经处于送审稿状态。QG6esmc

据悉,该标准全名为《移动通信终端快速充电技术要求和测试方法》,由中国信息通信研究院负责起草,包括国内外芯片厂商、终端厂商、电源、电池和线缆厂商均有参与讨论。从2014年6月在CCSA申请标准立项,经过了多次意见征求和讨论。QG6esmc

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目前,针对适配器-终端采用USB A-USB Micro B/USB A - USB C接口的系统的技术指标、试验方法与协议组成已经基本完成。而针对适配器-终端采用统一接口的系统的部分,其相关编写工作正在开展,有望在明年上半年完成。QG6esmc

该快充标准内容中,界定了快充的定义,即30分钟进入电池平均电流≥3A或总充电电量大于电池额定容量的60%的充电方式,且需要具有协议通信。QG6esmc

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该快充标准内容中,还以不同的技术指标要求,对快充适配器进行了能力要求分级,类似于家电类产品的能效分级。此外,对充电器、线缆、终端、电池的电气特性和可靠性等进行了规定。对今后规范快充市场有极大的指导意义。QG6esmc

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徐春莹还提到,今年7月和8月,项目组与苹果和华为举行了两次三方会议,就标准中快充协议的细节进行探讨。目前入选协议包括:FA快充协议、FB快充协议、FC快充协议、FD快充协议和FE快充协议五种。QG6esmc

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手机适配器未来发展:两个方向

我国是手机配件的重要生产国,市场规模及市场份额逐年递增。手机适配器作为快充应用中重要的一端,未来发展方向当然值得探讨。QG6esmc

来自安森美半导体的FAE工程师指出,适配器未来会向为两个极端走,一个是标准低成本的15W,而大于25W的倾向于采用PD协议。前面提到的FA/FB/FC/FD协议都是高电压快充,平均输出功率在25W以内,未来会转移到更低成本方案;FE协议属于大电流快充,平均输出功率在25W-35W,未来会趋向于电流电压同时提高,这一方向,比较成熟的方案就是PD协议了。QG6esmc

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目前的手机锂电池容量已经到了3000 mAh - 4000mAh,充电倍率则从以前的0.8C发展到快充1.2C以上。据该工程师介绍,充电倍率大概在2-2.5C的快充产品已经量产, 而3C以上的样品也已经出来了。不过,3C以上充电倍率的产品,成本较高,特别是8A的方案会有很多安全问题需要克服。QG6esmc

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未来一两年内,主流的快充将会是在27W左右。例如,5V@5A的方案,不需要跑PD协议,只需要Type-C接口+E-Mark cable即可。QG6esmc

为什么要强调PD?由于USB PD标准一直在改变,适配器产品必须要采用MCU方案来支持,这样才可以通过线上线下更新软件来升级,但采用MCU,成本就很难降下去了。QG6esmc

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安森美FAE工程师补充道,所以PD是否可以广为使用,取决于PD标准是否完全定下来。QG6esmc

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