PD 和 QC 詳解－快速充電完整技術指南

現代手機、平板電腦、筆記型電腦和快速充電寶都依賴智慧電源協議，該協議負責協調適配器和設備之間的電壓和電流。目前，有兩大類技術主導這一領域： USB 供電 (PD) — 透過 USB-C 運作的業界標準 — 以及 高通快速充電 (QC) — 廣泛部署、供應商驅動的快速充電方法系列，從早期的電壓觸發技巧發展成為 PD 相容系統。

本文對每種協議進行了詳細的解釋：它的作用、它在協議層面的工作原理、功率範圍和實施細節，以及買家在選擇 PD 充電器或 QC 充電器配件時應遵循的實用要點。

USB 供電 (PD) — 深度技術塊

「PD」到底是什麼意思？

USB 供電 (PD) 是 USB 實施者論壇的標準化電源協商協議，運行在 USB-C 連接器PD 定義了一個策略引擎和訊息集，使電源（充電器）和受電設備（設備）能夠就電氣「合約」——電壓、電流和角色——達成一致，從而實現單一連接埠可以安全地為手機、平板電腦甚至筆記型電腦級負載供電。 PD 版本不斷發展：PD 2.0/3.0 標準化了靈活的配置和 PPS；PD 3.1 增加了擴展功率範圍 (EPR)，透過適當指定的電纜和連接器可實現高達 240 W 的功率。

如果你想知道 PD 充電器的簡單含義，可以將其理解為“透過 USB-C 協議協商的供電合約”，而不是固定的電源模組。這種協商的合約正是普通「充電器」與一般充電器的差別所在。 真正的 PD USB-C 充電器。

PD 協商在協議層級如何運作？

PD 使用 USB-C 設定通道 (CC) 進行帶內電源訊號傳輸。其高層序列如下：

發現 — 當電纜連接時，源端和接收器會透過 CC 線電阻和拉力項來偵測連接和角色。

源能力 — 充電器發送一個或多個描述可用電壓/電流選項（固定電源和 PPS 範圍）的能力訊息。

要求 — 接收器評估功能並發送明確的請求資料物件（RDO）以請求特定的電壓/電流組合。

接受/電源就緒 — 電源接受並將其 VBUS 轉換到約定的電平；穩定後，它會發出 Power_Ready 訊號並開始充電。

合約維護/重新談判 — 任何一方都可以稍後重新要求新的等級（例如：設備在進入重度使用狀態時請求更高的功率）。

這些訊息被實現為透過 CC 線路傳輸的 PD 協定訊框；PD 控制器（晶片）實現 PD 策略引擎和時序。

PD 目前定義了哪些功率範圍和供應模型？

PD 通常在 20 V / 5 A USB-C 模式下支援高達 100 W 的功率。 PD 3.1 引入了擴展功率範圍 (EPR)，以便在與 EPR 額定的全功能 USB 設備一起使用時，支援更高的電壓（例如 28 V、36 V、48 V）和高達 240 W（48 V @ 5 A）的功率。 USB-C 連接線 和連接器。在實踐中，你會看到：

標準 PD（遺留）： 常見的固定導軌，如 5 V、9 V、15 V、20 V（總共高達 100 W）。

PD 內的 PPS（可程式電源）範圍： 允許在指定視窗內進行細粒度可編程電壓（如下所述）。

執行器生命週期管理 (PD 3.1): 更高的固定電壓使筆記型電腦 OEM 能夠從桶形插孔轉向高達 240 W 的單一電纜傳輸。購買者在假設他們將獲得 EPR 電源之前，應檢查適配器和電纜的額定值。

什麼是 PPS（可程式電源）以及它為何重要？

PPS 是一項可選的 PD 功能，它使受電端能夠請求對源電壓和電流進行小幅增量調整，從而優化充電效率並減少散熱。其實際機制如下：

接收器請求 PPS 視窗內的目標電壓和電流；源將 DC-DC 轉換器調整到該精確點。

PD/PPS 規格定義了精細的步驟（電壓步驟約為 20 mV，電流步驟通常約為 50 mA），因此充電器可以呈現近乎連續的範圍，而不是離散的固定軌道。

由於充電器產生的電壓與電池的首選充電電壓更接近，因此設備的內部降壓轉換損耗會下降，從而降低手機和充電器的熱量，並且通常可以實現更快的持續充電。

對於許多宣傳“快速充電「當適配器支援 PPS 時，與設備必須在固定電壓之間跳變相比，你會看到更好的實際持續速度。

哪些現實世界的裝置和用例在設計時應該考慮 PD？

當您需要通用性和更高功率等級時，USB 供電 (PD) 是您的明智之選。一些最常見的應用場景包括：

智慧型手機 — 現在大多數手機都至少支援一定程度的PD快充。選擇合適的PD快充充電器，可以讓你的手機充電更快。

筆記型電腦和行動工作站 — 具有擴展功率範圍 (EPR) 的現代 PD 充電器可提供 100W 或更高的功率，取代笨重的專有桶形連接器。

平板電腦和掌上型遊戲機 — 像 Nintendo Switch 這樣的裝置比手機耗電更多， USB-C PD充電器 流暢性能的標準。

多埠充電器和擴充塢 — 這些設備需要同時為多個設備分配電力。 PD 允許它們智慧地為每個連接埠分配數十瓦的電力。

快速充電行動電源 — 現在許多便攜式電池都支援 PD，不僅可以為筆記型電腦和平板電腦充電，還可以高速充電。

簡而言之，如果您的設備或配件不僅僅是為手機級充電而設計的，那麼圍繞 PD 構建（選擇正確的電纜和連接器）是最安全的長期工程決策。

Qualcomm Quick Charge (QC) — 深度技術障礙

什麼是 Qualcomm Quick Charge？為什麼要創建它？

高通快速充電 (QC) 是高通自 2010 年代起開發的一系列專有快充技術，旨在縮短搭載高通 SoC 的智慧型手機的電池充滿時間。早期的 QC 版本利用更高的充電器輸出電壓來傳輸電力，而無需使用更粗的線纜導體；後續版本引入了智慧協商 (INOV) 技術，並逐漸向 USB-PD 和 PPS 相容方向發展。 QC 的目標始終如一：在保護電池健康並限制設備發熱的同時，安全地提高輸出功率。高通的 Quick Charge 路線圖包括 QC1 → QC2 → QC3 → QC4 / QC4+ → QC5，每一代都在提升充電精度、效率和（後續）PD 相容性。

Quick Charge 如何協調電力傳輸？

Quick Charge 在其整個生命週期中使用了不同的訊號機制：

QC 1.0 / 2.0 使用充電器數據線上斷言的電壓位準或更簡單的握手模式在一小組固定電壓之間進行選擇（例如，5 V、9 V、12 V、20 V，取決於實施方式）。

QC 3.0 引入了 INOV（最佳電壓智慧協商）——一種由設備發起的協商功能，它會向充電器請求一個較大範圍內的「最佳」電壓。這使得能夠以 200 mV 為增量選擇電壓，從而減少設備和充電器的轉換損耗。

QC 4 / QC4+ 開始將快速充電與 USB-PD 概念結合（支援 USB-C 上的 PD 和 PPS 行為，同時保留高通特定的安全/熱特性）。

QC 5 設計用於實現超高功率並與 PD/PPS 交叉相容，從而實現 >100 W 行動充電的多電池或分壓策略。

實施說明： 早期的 QC 版本透過 D+/D−（資料引腳）或充電器 IC 進行協商，而較新的 QC 版本則透過 USB-C 並使用 PD/PPS 風格的訊息傳遞或混合訊號。

充電器和設備如何實現QC協議？

實施分為兩個面向：

充電器側

充電器包含一個 PD/QC 控制器或專用的 QC 降壓/升壓調節器，可將其 VBUS 設定為設備所需的電壓。對於 QC2/QC3，這通常意味著充電器 IC 可以解析 D+/D− 觸發訊號並控制開關調節器。對於 QC4/QC5 和現代 USB-C 設備，充電器 PMIC 支援 PD/PPS 訊息傳遞和 QC 握手回退。

高效能充電器 包括動態電流感應、熱監控和保護（OVP、OCP、OTP）以及對電壓轉換進行平穩排序以避免電池壓力的韌體。

裝置端

設備 PMIC（通常與 Qualcomm SoC 參考設計整合）實現了 QC 用戶端堆疊：它們會要求電壓步進、監控電池參數，並在溫度或 SOC 限制要求時限制充電電流。 QC3.0 中的 INOV 是一種設備端演算法，可主動尋找最佳電壓點以減少內部功耗。

電纜和連接器也很重要： 早期的 QC 設備採用 USB-A/Micro-B 或 USB-A/USB-C 設置，並依賴電纜的充分性；現代 QC4+/QC5 使用 USB-C，並且在使用高電壓時必須遵守電纜電流額定值或 EPR 要求。

哪些設備和配件通常使用 QC？

從歷史上看，Quick Charge 在 Android 生態系統中得到了廣泛採用 - 特別是在基於 Qualcomm Snapdragon SoC 構建的手機上 - 以及配件市場：

智慧型手機： 許多基於 Snapdragon 的型號都支援 QC2/3（後來的手機轉向 PD/PPS 或 QC4+）。

牆 ＆ 車用充電器： 由於QC訊號可以低成本實現，廉價的QC2/3充電器正在迅速普及。

行動電源： 許多的輸入和輸出端 行動電源 實現快速充電（這樣您就可以快速為行動電源充電，並使用行動電源為 QC 手機快速充電）。這就是為什麼您經常會看到混合產品宣傳「PD 輸入 / QC 輸出」或類似的廣告。

筆記： 設備 OEM 可能會出於散熱或壽命原因限制充電，因此支援 QC 的手機在頻繁使用時仍可能會限制峰值瓦數。

對買家有哪些實用的建議？

以下是您在購買充電器、電纜和快速充電寶時可以參考的清晰、可行的建議。

1）首先將協定與設備匹配

檢查你的設備文件：它是否列出了 PD、PD 和 PPS 或快速充電？如果你的手機明確標示支援 QC，那麼 QC 3.0 充電器或更高版本的 QC 相容適配器將為該設備帶來最佳體驗。如果你的設備列出了 PD 或 PPS，最好選擇 USB-C PD充電器 或 支援PD的行動電源。 （設備韌體和 OEM 熱策略仍然控制最終持續速度。）

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2）為了獲得最廣泛的兼容性，請選擇 USB-C PD（如果可能的話，請使用 PPS）

PD 充電器（尤其是支援 PPS 的 PD 認證 USB-C 充電器）適用於 iPhone、安卓旗艦、平板電腦和許多筆記型電腦，並且具有面向未來的跨品牌相容性。如果您只能購買一款充電器，那麼支援 PPS 的 PD 級多連接埠 USB-C 型號是最靈活的選擇。對於筆記型電腦用戶，請在考慮高功率輸出特性之前，先確認 PD 3.1/EPR 規格和線纜額定值。

3）不要忘記電纜：額定電纜+電子標記在高瓦數下很重要

如果你想持續使用 EPR 或任何 60 W 以上的功率，你需要一個 全功能 USB-C 連接線 使用正確的電子標記和額定電流（例如，最高導軌使用 5 A 電子標記電纜）。廉價的通用電纜可能會限制電力傳輸並導致發熱。認證和信譽良好的供應商，例如 INIU 在這裡提供幫助。

4）對於只使用手機且想要最便宜快速充電的用戶

如果您擁有一部支援快速充電的高通手機，那麼 QC 3.0 充電器或 QC4+ 充電器將以具有競爭力的價格提供快速充電。

5）對於行動電源：驗證輸入+輸出協議

真正的快充行動電源應該支援快速輸入（以便行動電源本身快速充電）和快速輸出，以便為設備充電。選擇標榜支援PD輸入/輸出和/或QC輸入/輸出的行動電源（例如 INIU P50-E1)，並驗證每個連接埠的瓦數（一些組將連接埠組合在一起，以便峰值瓦數在它們之間共用）。

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6）安全第一：選擇經過認證的充電器和信譽良好的品牌

過壓、過流和過熱保護至關重要。請購買具有公認認證（CE、UL 等）的充電器，避免購買缺乏必要保護功能的廉價無品牌充電器。 INIU 高度重視充電安全。 INIU旗下產品獲得多項安全認證，致力於研發多重防護系統，確保消費者的充電安全。

結論

PD 和 QC 的起源不同，但目標相同：快速、安全地將能量傳輸到電池中，並將熱量降至最低。 PD（USB-C 供電）如今已成為業界標準的可擴展性途徑（從小型可穿戴設備到筆記型電腦級電源），並擁有明確的機制——PPS 和 EPR——以平衡效率和更高的功率（PD 3.1 的 EPR 在線電纜和連接器額定功率下可實現高達 240 W 的功率）。

快速充電 (QC) 是高通的快充技術系列。 QC3.0 的 INOV 使電壓選擇更加精細（200 mV 步進），從而提升了許多手機的充電效率；後續 QC 版本融合了 PD/PPS 充電模式，而 QC5 則致力於實現極高的移動功率，並兼容 PD 充電。

簡而言之，QC歷來注重高通平台效能的最佳化，而PD則主打跨品牌通用性和更高的總功率。了解以上知識，可以讓你更理解快充的原理，從而更明智地選擇充電設備。