苹果三星为什么不上高功率快充？国产手机为什么要用私有协议？（转载充电头网：什么是 UFCS）

2023-10-13 16:40:10 +08:00
 noahhhh

分享下自己的思考

1.PD 协议走的高电压低电流方案不适合移动设备。

众所周知锂电池的标准电压在 4V 上下，而 PD 协议 5V 起步，快充最少也要 9V ，继续提高电压转换损耗大。苹果三星在 9V3A 的小功率充电已经发热巨大，如果继续提升功率势必抛弃 PD 协议。

2.国产厂商做出的努力。

①高电压给电池充电需要在手机内部降压，果子还在用的传统 BUCK 降压电路，转化效率低不及 90%，按满速快充来算大概有 3W 左右的热源，而果子散热比较垃圾，在 3.5W 到 4W 的持续热源就能感到明显发热，手机连上 Wi-Fi 和电源会在后台进行同步索引等等操作，很容易把 iPhone 干到过热。

主流手机都采用了电荷泵进行降压，转换效率可以达到 97%以上，远高于普通的充电 IC ，发热小所以可以提高功率。

②电池串联组成双电芯，电池组电压约 9V ，电压高优势是高功率下电路电流压力小，转化损耗低。

3.期待未来 UFCS 一统江湖

前面提到 PD 协议继续提升功率发热太大，低压大电流更适合手机，但是没有现成方案只能去做私有协议，UFCS 电流上线更高，电路电压更加灵活，出现看到了协议通用的曙光。当然建立标准是复杂而又长久的事情，希望在未来几年有更多的设备可以支持 UFCS ，一统江湖。 https://www.chongdiantou.com/archives/243125.html

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62 条回复
noahhhh
2023-10-14 13:49:28 +08:00
@canxin 支持的，家里 mate60pro 可以激发 65wpd ，线也是可以给 iPhone 充电，但是五六年前的 mate10 附带线不支持。
noahhhh
2023-10-14 13:52:09 +08:00
@Kirscheis GaN 是充电头的东西，20V 到手机内部还要进一步降压到 4V 才能给电池冲上...
abuabu
2023-10-14 13:52:27 +08:00
乌+克兰第一定律
zx4824
2023-10-14 14:35:43 +08:00
@canxin 华为的是因为部分华为线（ A 口-C 口）走的是私有协议，魔改线，本来 A-C 口也不是标准充电线（各家私有魔改标准），USB-A 口正统的供电协议也就 5V-0.5A(USB2.0 ）、5V-0.9A （ USB3.0 ）

市面上的 C-C 口数据线、C 口充电头是统一支持 PD 协议的，不会有兼容性问题，最多支持功率低一点（普遍支持 9V-2A-18W)
zx4824
2023-10-14 14:45:18 +08:00
@Kirscheis 30A 设备似乎是给电动自行车预留的，好像要整合到一个标准里

移动设备基本不可能的

强如 4090 显卡用的 12VHPWR 接口，也是 6 根 12V x 9.2A 的极限功率，就这 9.2A 还受不了，接口融化逼得 Nvidia 换线换接口
morutong
2023-10-14 14:52:35 +08:00
@Remember #19 已经有 240w 了，相信很快就会普及的。你能想象一下早起没电了，小便一下，刷个牙的功夫，手机就充满了的快感吗
Kirscheis
2023-10-14 21:22:19 +08:00
@zx4824 说实话我觉得这就有点抽象了，UFCS 的调压调流还有鉴权都是走的 USB DP 和 DM 线，也就是说这是一个基于 USB 的方案，很难想象谁用 USB 给电单车充电。。。
Kirscheis
2023-10-14 21:24:21 +08:00
@noahhhh GaN 迟早会把所有 power transistor 给替换一遍的。。充电头需要，设备内部 dcdc 就更需要了，提高开关速度不管是效率还是体积都会优化很多
noahhhh
2023-10-14 23:00:02 +08:00
@Kirscheis 充电端是 ac-dc ，gan 是替代 mos 做开关管，但设备内部是 dc-dc 的😅
zx4824
2023-10-15 00:10:56 +08:00
@Kirscheis UFCS 全称 Universal Fast Charging Specification ，中文名为融合快充标准

移动设备只是其中的一个分类（基于 USB ），这个标准似乎想囊括很多其他行业、设备的充电握手标准（不一定基于 USB ），不仅仅是基于 USB 的移动设备
sanzey
2023-10-15 09:55:41 +08:00
@weazord 同样不喜欢 MagSafe 充电器，吸得太紧了，特别是频繁把手机取下来回复消息那简直是灾难，还不如插线舒服，所以现在只用 7.5W 的 Qi 充电器。慢就慢点，一不发热，二拿取自由
Kirscheis
2023-10-15 13:54:42 +08:00
@noahhhh 不管 ac-dc 还是 dc-dc 都需要开关管啊。。需要开关管的地方就可以上 GaN ，设备内部一样可以用，肯定比传统管子好。而且现在 GaN 也是 MOSFET ，不能说是取代 MOS 吧，是取代 SiC 或者更老的传统 MOS 基底。
JoshuaEstell
2023-10-16 08:58:31 +08:00
@sa2852 我是硬件工程师，电源设计方面还是有自信下结论的
JoshuaEstell
2023-10-16 09:01:28 +08:00
@Kirscheis GaN 管主要用于中高压场合的，AC-DC 这个方向就很合适，传统的 MOS 基底做了 600V 左右，内阻和开关速度都有牺牲，而 GaN 管则要优秀得多，但在小电压上，传统的 MOS 管则比 GaN 要强太多了
Kirscheis
2023-10-16 11:30:23 +08:00
@JoshuaEstell 我倒不是很专业的硬件工程师，电源这块我也只是偶尔做点，请教一下为什么说小电压上传统的 MOS 管比 GaN 强太多？非常感谢。

主要是我最近也在做一个小东西，是一个 12V-24V 输入，8-15V 200A 恒流输出四相交错同步 Buck 的板子，目前综合成本考虑用的是一代 StrongIRFET 技术的 IRFB7446 ，测试下来效率还算可以，但是因为开关频率上不去所以电感太大了。最近正在考虑试一下国产的英诺赛科的低压 GaN ，我看内阻也可以做到 1.2mR@Vg=5V ，这才第一代产品看参数就基本能和最新的 DirectFET 的 IRF7480 打平了，我个人的理解是这个东西应该是更有前景一点，所以 GaN 在低压上为什么会比不上传统基底？望不吝赐教，多谢！
JoshuaEstell
2023-10-16 13:48:07 +08:00
@Kirscheis 四相交错同步，为啥不选用 DN-8 封装的 MOS ，这类封装的 MOS 开关断时间上，比你现在选用的 IRFB7446 有优势得多，这样开关频率就能上去了；
低压的 GaN MOS ，目前我是没看几个厂家在出的，除了国产。至少目前低压大电流的场合，还是传统的 MOS 要成熟更多
sa2852
2023-10-16 15:59:13 +08:00
@JoshuaEstell 所以这位高工，我说 buck 效率很大程度上取决于压差有何问题？
Kirscheis
2023-10-16 16:16:04 +08:00
@JoshuaEstell 用一代 StrongIRFET 主要还是老的便宜，要是不考虑成本的话肯定就上 DirectFET 了，但是用老的可以省 90%的成本......

主要是想了解下 GaN 这东西的技术前景到底如何，而不是目前的情况，毕竟也都知道现在这玩意还不怎么成熟。我们平常主要是做射频微波和 analog 这块，对 power electronics 理解一般般，我现在的理解是 GaN 在对高频和体积有要求的地方，天花板应该是比 SiC 和硅底的要高，所以越是手机，服务器电源，笔记本电脑这种高密度设备里面会越来越有优势?
JoshuaEstell
2023-10-16 17:35:52 +08:00
@sa2852 关键你这才压差多少啊，24V 输入转 12V ，用同步降压的方案，如果是 50W 左右，做到 95%以上比较轻松的，效率也跟电流有关系的
JoshuaEstell
2023-10-16 17:49:47 +08:00
@Kirscheis 未来我就不大了解了，毕竟这个材料的范畴，我主要是做模拟和电源的，射频这款我还真不懂

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