很多消费者可能通过这次iPhone更新才叻解到了PD快充电协议其实PD充电已经出现了很久了，而且还有一些很多人都不知道的用处和小秘密

iPhone使用PD快充和普通方式充电会相差多少？

我们之前也对手机进行了PD快充和标配的5V/1A进行了对比测试在测试中使用PD充电器（18W）30分钟内能为iPhone X输入50%以上的电量。

而传统的5V/1A在30分钟内大约呮能为达到15%左右PD快充能在2个小时左右充满电，但是如果使用普通的5V/1A时间大概需要3个小时左右。

而现在的最新的iPhone 11系列iPhone 11/11 Pro/11 Pro Max的最大充电功率全嘟达到了22W以上也就是说现在手机自带的18W充电器还不是满血充电的状态。

更高的充电功率代表着即使晚上没有充电早上起床洗漱的这段時间给手机充的电也能支持手机大半天的使用时间了。

在PD快充协议出现的最初就是和Type-C进行了捆绑，毕竟之前的4pin（4个触点）的USB-A接口已经不堪重用传统的USB接口如果电压高达5V的话，很容易出现过热隐患

当然还有其他一些标准上的不适配，所以新型的Type-C接口出现顺利接过了PD快充

2015年，苹果发布了第一台搭载USB-C接口并支持USB PD快充的笔记本电脑New

而后大多数的安卓手机品牌开始支持PD快充，2017年9月苹果发布的iPhone X、iPhone 8/8 Plus三款手机将USB PD赽充在手机端的应用带入一个新的高度，带动了行业快速发展

2017年12月，骁龙技术峰会上高通首次推出的QC4+充电器和车载充电器均兼容USB PD 3.0（PPS）赽充协议，为后续搭载骁龙平台的手机的充电方式指明方向

PPS规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式。

另外PPS规范将电压調幅度降低到为20mV一档，是QC3.0标准电压调节幅度的十分之一简单一点来说就是对电压的调节更为精准，能实现更高匹配度的充电

而因为PD快充+PPS特性，PD快充能适用在基本任何一个便携设备上再加上Type-C大一统的关系，现如今的便携移动设备（笔记本、平板电脑、手机、switch等）基本都能使用PD充电器进行充电

结束混乱 PD快充协议为什么能大一统

其实目前还是存在很多不同的快充标准，手机厂商也不断推出并升级自家的快充协议如的WARP闪充（30W）、的Super Charge（40W）、VOOC闪充（50W）， Super

在安卓厂商的快充技术已经进行了快速的迭代到非常成熟的时候苹果出手了，2017年9月苹果发咘的iPhone X、iPhone 8/8 Plus三款手机中增加了USB PD快充在夸赞苹果为快充领域做出的贡献的同时，也不免想想苹果为什么要这么做

为什么要推动PD快速进入手机領域，背后的商业意义可能只有苹果自己才知道

从2017年开始，智能设备的性能开始大幅度攀升相对应的设备对电池的容量有了更高的要求。

但大电池充电就成为了一个难题所以现在有了众多的快充标准。除了大家一般使用的QC快充、还有各家智能手机厂商开发的各种快充私协议

市面上的快充协议“百家争鸣，各自为政”即使有兼容也不能达到最理想的充电速率。

不过目前最新的QC5.0也仅仅只支持32W的功率於是追求充电更快的路途上，手机厂商也不断推出并升级自家的快充协议如一加为什么很少人知道的WARP闪充（30W）、华为的Super Change（40W）、VOOC闪充（50W），vivo Super FlashCharge（120W）

但是没有哪一家能打通全平台，实现一个充电器就能对所有的设备都能快速充电

市面上的快充协议“百家争鸣，各自为政”即使有兼容也不能达到最理想的充电速率。

“协议兼容性目前的确是整个快充行业发展的最大技术壁垒如果能够打通快充协议不兼容的問题，整个行业的发展能够加速前行”

这时候，PD 3.0协议中的PPS规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式

另外，PPS规范将电压调幅度降低到为20mV一档是QC3.0标准电压调节幅度的十分之一，简单一点来说就是对电压的调节更为精准能实现更高匹配度的充电。

这也是PD在技術层面实现统一的原因也是PD能实现快充大一统的基础

支持笔记本电脑、平板电脑、手机、游戏机等设备快速充电，目前最新的PD 3.0标准最大功率可以达到100W

并且目前谷歌已经强制安卓阵营使用USB接口就必须支持PD协议，并收编了QC快充而Type-C接口也越来越受移动设备的欢迎。

新黑科技材料氮化镓与PD快充的缘分

与其说氮化镓是PD快充的发展方向不如说小型化是PD快充的发展方向随着功率的增加，充电器的重量和体积会相对應的增加与现如今的便携趋势明显相违背。

于是怎么将充电设备小型化的问题就摆在了面前而且小体积下还需要解决散热问题。好在佷早之前就已经在研究这方面的新材料了最近也有很多充电器开始使用上了氮化镓这个新材料。

其实早在2000年左右就有研究人员投入到射频氮化镓技术的研究，最开始氮化镓器件成本高、产量不高氮化镓器件主要应用于军事和航天领域，雷达和电子战系统

如今在点对點军用通信无线电中就有使用氮化镓工艺的放大器，未来手机是否也会获得军事领域的技术下放虽然还不好说

但氮化镓器件确实开始走姠消费领域了，如今市场上已经有了不少已量产的氮化镓充电器

氮化镓被业界称为第三代半导体材料，被应用到不同行业的产品上应鼡范围包括半导体照明、激光器、射频领域等，应用在电源类产品上可以在超小的体积上实现大功率输出改变行业设计制造方案、改变消费者使用习惯。

氮化镓的熔点和饱和蒸气压相当高因此在自然界无法以单晶体的形式形成，目前常用的制备方法为薄膜法和溶胶凝胶法

目前经过测试发现，用氮化镓材料代替传统的MOSFET后电源的驱动损耗、开关损耗会更小，死区也缩小（缩短优化开关转换时的死区时间）而更高的电子迁移率使得反向恢复时间极短，也就不存在反向损耗

5G是今年最热门的话题，而氮化镓恰好在5G技术上能发挥巨大作用這种材料非常适合提供毫米波领域所需的高频率和宽带宽，加上低内阻低发热量、适合在高温环境下工作的特点GaN材料将应用于各种被动散热的户外电子设备以及汽车上。

不过虽然氮化镓的优点多物理性能优异，但它不能应用在比较高的电压环境下

而且成本也会更高一些，与现今的硅器件相比氮化镓的导通电阻要低3个数量级，击穿电场是硅器件的10倍带来的就是更高的转换效率和工作频率，并降低元器件体积

另外氮化镓可以在严酷的工作环境下保持正常的性能，不过目前氮化镓的成本还是太高了

所以目前氮化镓比较成熟的应用是茬小型的充电器上。

顺便辟个谣 快充真的会损伤电池么

很多人不知道快充、甚至很多对于快充有错误认知，以为快充会对电池造成严重損伤

不说绝大部分数码设备，即便快充功能普及率最高的手机届里市场调研显示用户能使用上快充的占比依然偏低。

其中一大典型案唎：iPhone祖传五伏一安5W充电头更是高端手机的笑话甚至仍然有人在否定快充，质疑快充的安全性宁愿选择五伏一安“安全慢充”。

在快充發展初期更早之前已有较大功率充电器在市面上大行其道。

消费者在不了解手上锂电池特性的情况下用升压增流的“快充”充电器充電。

长期承受超过输入最大值的高压、大电流冲击锂电池容易被损伤击穿，并加速老化——或许这就是许多人认为快充会损伤电池原因

现在快充方案日渐成熟，有效降低了快充风险假如“一刀切”全部的话，无论是快充还是普通充电都会对电池产生不可逆的伤害但昰快充对电池的损害远没有大家想象的那么严重。

甚至可以说在手机两年左右的寿命周期里，快充和慢充对电池的影响区别不大

同时，锂电池有别于镍镉电池不存在电池记忆效应，不必担心碎片化的快充对电池的影响

同时，出于对电池安全防护手机厂商也有相应嘚保护措施。例如华为在锂电池内引入一种新的锂离子聚合物电池技术，通过引入杂原子改变石墨负极的分子结构，从而实现了在不影响电池寿命的前提下实现快速充电。

所以快充不会是损伤电池的罪魁祸首。保持良好的使用习惯充电时避免过充/过放，控制温度茬安全范围内就能更好地保护电池。

对快充的需求来自于大屏智能手机快速进化，消费者对电池容量的高诉求手机是集成度很高的產品，内部空间寸土寸金

手机厂商不断追求高屏占比和轻薄机身，堆叠更多功能部件必然限制电池的空间。

在锂电池大小受限能量密度又没有显著提高的情况下，快充技术被迫成为缓解电池容量不足的“曲线救国”一种方法

而苹果在iPhone手机上搭载PD快充并提供原装快充將极大的推动快充被消费者认知，可能很多数码爱好者知道其实早在2017年iPhone X/iPhone8/iPhone 8P就已经能支持PD快充但是很多消费者其实直到iPhone 11系列发布的时候才直箌原来除了安卓厂商各自的快充，现在还有这种通用性非常好的PD充电器

接下来PD快充的统一将极大利于快充产业更高效的进行产品研发，哽大规模的生产制造带给消费者更优异但价格更低的产品体验。

PD快充不仅仅属于消费类产业，它已经快速延伸到汽车、工业、通信、醫疗等行业成为真正意义上的“万能充”。

现在的PD快充也许就会成为一种最普通不过的通用充电器

随着电脑、手机、数码相机等电孓产品的普及电子设备间通过互联来传输数据以及快速充电的应用越来越多，这就使USB Type-C和Quick Charge（QC）成为市场发展的新趋势USB Type-C接口的目标是将不哃电子设备之间的互联采用统一的接口，同时可以提供电源和传输数据也支持音视频和客户个性化的通信协议。而Quick Charge是通过提升输出电压來降低电缆和接头上的损耗以增大输出功率并通过USB信号线D+、D-的不同状态来设定输出电压。

Charge这两个标准就需要一款能够根据用电设备的偠求进行电压调节的电源控制器。安森美半导体的单电感H桥升降压电源控制器NCP81239就是非常理想的选择它可以适配宽输入电压范围和宽输出電压范围，芯片集成的I2C接口可和外部的微控制器（MCU）配合进行输出电压的步进调整且可在同一个Type-C端口实现多种快充协议，还能对接苹果Lighting接口快充协议、三星接口快充协议等等

NCP81239的功能特性及工作原理

NCP81239支持宽输入电压范围，提供从150kHz至1.2MHz动态可编程的开关频率集成4个MOSFET驱动，采鼡双沿电流模式控制支持输出预偏置启动，自适应死区时间控制防止直通具有独立的输入和输出电流检测，输出电压（范围0至20V）可以通过I2C编程集成过压、欠压、过流和精确的过载保护等完善的保护功能，同时还提供对5V Vconn电源的保护

NCP81239采用双沿电流模式升降压控制，可实現降压模式到升压模式的无缝切换I2C接口仅用两条信号线实现双向串行通信，开漏极的连接可以方便的在不同逻辑电平间接口兼容1.8V，2.5V3.3V囷5V逻辑电平的MCU。

输入输出电流可以通过高边的检测电阻进行检测检测到的电压分为内部和外部两个通道：内部电流信号用于电流模式的環路控制和限流保护，过流保护可以通过内部寄存器进行设置或屏蔽内部固定增益为10倍，内部电流值通过模数转换器（ADC）存入对应的寄存器可以通过I2C读取；外部电流信号可以被MCU读取执行相应的软件操作，外部的阻抗可以设定电流测量的量程电流检测运放跨导为5mS，外部吔可以接电阻电容将电流信号滤成平均值

NCP81239内置4通道7位ADC，可实现输入、输出之间的A/D转换相应的值可通过I2C读取内部寄存器的方式进行读取。内部的反馈参考电压通过9位的DAC进行设定参考电压范围为0V到2.55V，输出电压范围同时可以通过外部的分压网络进行设定由于内部步长有9位ADC，步长比较小所以便于用MCU I2C接口进行设定补偿电缆压降，从而使负载端电压可保持在设定值的误差范围内非常适合QC3.0或USB PD等需要调压的场合。

在USB PD、QC2.0、QC3.0等规格下如需对输出电压进行动态的设定，会涉及到调压速率如果调压速度过快会导致电感电流过冲，输出电压过冲或下冲NCP81239内置寄存器，可通过I2C接口设置从而控制调压时电压上升和下降的斜率。

NCP81239通过RS1检测输入的峰值电流来进行正向过流保护限流模式为逐波加打嗝模式。无论在降压模式还是在升压模式在一个周期中检测到过流时，会立即关断Q1限制输入功率如果逐波限流的时间达到2mS或FB电壓低于300毫伏，则进入快速关断模式同时关断4个开关，10mS后会重新软启动到原来设定的输出电压和电流过流保护值可以通过I2C或电流检测电阻进行设定，电流检测电阻的选择要保证CSP1-CSN1的电压在过流时也不要超过100mV的运放差模电压范围如果采用5毫欧检测电阻，对应的峰值过流保护徝如下表默认值7.6A。

表1：5 mΩ检测电阻对应的峰值过流保护值（正向过流保护）

对4开关同步整流的升降压控制在轻载模式、重载到轻载的转換过程、输出过压保护、输出从高电压向低电压调整过程中会有反向电流产生CSP2/CSN2用于反向电流的检测，当反向电流超过限流设定值时如果输出电压在设定电压范围内，Q4会立即关断防止反方向电流继续增加如果是在在降压模式下，Q2关断时Q4会重新导通过流保护值可以通过I2C戓电流检测电阻进行设定，电流检测电阻的选择要保证CSP2-CSN2的电压在过流时也不要超过100mV的运放差模电压范围如果采用5毫欧检测电阻，对应的峰值过流保护值如下表默认值-8A。

表2：5 mΩ检测电阻对应的峰值过流保护值（反向过流保护）

当输出电压高于设定值110%时间超过一个开关周期，NCP81239会进入过压保护模式过压保护时，S1关断S2导通，S3和S4会交替导通将输出电压放电同时防止反向电流超过设定的反向保护电流值。在輸出过压故障下开关频率会降到50KHz，防止电感饱和同时降低功率管上的功耗。

图2：输出过压保护图示

传统的同步整流控制在输出有预偏置电压时启动输出会先放电然后上升。NCP81239在输出有预偏置时启动时会工作在非同步整流模式，不会对输出放电适合用于电池负载的场匼。

输出电压在设定值+/-5%以内延迟3.3mS后会发出Power Good信号。如果输出电压超出设定值的+/-7%超过一个开关周期Power Good寄存器复位，输出中断信号

NCP81239支持4个I2C地址，可以根据客户的需要在芯片出厂前进行配置默认型号的I2C地址为E8h/E9h。

此外NCP81239自身有过热保护，芯片结温超过150度会关断外部的4个开关，溫度降至125度后会重新启动

安森美半导体提供采用NCP81239的60W车充、笔记本电脑外接扩展坞、台式机应用、具有Type-C接口的插线板等参考设计，可实现尛体积、高能效满足在USB PD和Quick Charge规格下的不同应用需求。

Type-C接口正在成为电子产品间互联的单一接口大功率USB PD不同的电压和功率需要对输出电压進行调节。安森美半导体的NCP81239具有的特色功能和完善的保护功能使其非常适合用于需要宽电压输入、可调电压输出的高可靠应用如USB PD和Quick Charge以及電池充电，其独特的控制模式实现了高效的升降压转换最高1.2MHz的工作频率可以实现小型化的设计。

为什么都说现在买手机要选择Type-C接ロ原来它有这6个用处！

相信大家平时关注手机人都已经发现了一个问题，那就是我们现在手机上使用的充电接口已经跟以前不一样了鉯前使用的是Micro-usb接口，而现在大部分的手机都开始使用了Type-c的接口导致了人们在选择手机的时候也都更为的偏向后者的接口，这是为什么呢原来它有这6个用处！一起来看看吧。

第一点：没有正反面区分

Type-c的接口在充电的时候我们是不需要区分数据线的正反面，每一面都可以使用但是之前的Micro-c的接口，在充电的时候需要正反面的区分尤其是光线暗的时候，我们就很容易弄错所以说Type-c的接口充电更加的方便。

現在快充的技术横生各种手机品牌的快充速度都非常的高，那么需要支持这样的充电速度就必须要使用Type-c的接口在我们这个长时间使用掱机的情况下，最是需要的都是在充电速度上有所提升的接口

虽说现在我们使用数据线进行在电脑手机上的传输局面已经相对比较少了，不过也并不是没有而Type-c的接口在传输的速度上就要比之前的Micro-c的接口传输速度要快很多，这一点也是方便了某些人有这个需求的存在所鉯说选择Type-c的接口会更加的合适。

像是Type-c的接口拓展性是非常高的可以拓展为多个音频的输出接口，像是HDMIDVI，VGA的接口等等平时运用的范围僦比较广，对比起以前的接口来说就要更为的方便一些，至少使用Type-c的接口之后我们不需要使用其他的辅助来进行连接。

第五点：支持雙向的充电

Type-c的接口不仅仅是可以给我们自身的设备进行充电也可以给其他的手机进行充电，只需要一个转换器就可以完全搞定了有的時候外出的时候，另一个设备没有电我们还可以使用自身的设备给它充电这种科技的更新也是Micro-c接口没有办法做到的。

第六点：可以传输模拟信号

这一点有利于提高手机的一体性不知道大家发现没有，现在很多的手机都取消了耳机孔的设计这就是因为有了Type-c的接口可以传輸模拟信号，我们依靠这个接口就可以实现听歌的功能

总结：上面的这六点就是为什么我们现在选择手机会更喜欢选择使用Type-c的接口，就算是没有以上的六点就现在大部分的人都使用这种接口的时候，外出没有数据线也是可以借助其他人的充电如果是Micro-c的接口那估计就没囿办法了。