Type C 是一个大一统的接口标准,这是所有 3C 产品行业的所有巨头,第一次就一个通用接口达成一致,也是一个接口第一次融入如此之多的丰富功能;这个全新的接口将会深刻的改变许多游戏规则和版图,很多之前活的有滋有味的非主流技术将会或已经被碾压致死,例如 intel 和苹果一直在装逼的 Thunderbolt,再比如 OPPO 装逼已久的 VOOC。
而完全体的 Type C 是什么样的呢?在我看来,最重要的是 3 样东西:USB 3.1 标准,PD 充电协议,重新定义的数据线。
「USB 3.1」
请大家注意,USB 标准组织目前没有 USB 3.0 这个说法,我们所谓的 USB 3.0,就是带宽 5G 的那个玩意,现在叫做 USB 3.1 Gen 1;而真*USB 3.1——带宽直接到 10G 的,叫做 USB 3.1 Gen 2,目前来看大家都还在 USB 3.1 Gen 1 阶段。
在 Type C 接口之前,我们想用 USB 3.1,要么就是硕大无比的 USB –A/B 口,要么就是丑陋无比的在 Micro-USB 旁边附加一个接口,反正都是注定要进入历史垃圾堆的玩意。
当然,设计添加了并不代表厂商就会加,目前国产用了 Type C 的几家,小米、乐视、魅族的数据线和手机接口都没有加入 TX / RX,所以还是 USB 2.0 的速度;只有 ZUK 的数据线和手机底部接口是完整支持 USB 3.1 Gen 1 的,所以你用上面三家的数据线插 ZUK Z1 的话,从电脑拷贝数据也只有 2.0 的速度,同理 ZUK 数据线配其他 Type C 的手机,数据传输速度也不会有变化。(当然 ZUK 手机简直惨烈)
不过随着移动网络的发达,USB 接口的作用被无限弱化,一般来说用户连接电脑的次数越来越少,USB 3.1 的紧迫性就显得没有那么重要了。
另外一方面,USB 3.1 工作在 2.5Ghz 的频率,会对附近的射频信号造成干扰,例如 2.4Ghz 的 WIFI 和 LTE Band 41 等频段,而且无法解决!!因为 USB 数据线是直接接入手机主板的,你必须保证这玩意连接到芯片,传统的 EMI 电磁兼容方法几乎完全失效,就好像你在吞咽东西的时候不可能呼吸一样。
不过结合第一点,USB 3.1 能用到的次数实在太少了,用户一边高速传输数据一边高速上网的场景更少,而且因为 USB 3.1 的高带宽,数据一会就传完了,所以实际影响相当有限。
当然,在 2016 年,可以明确的告诉你们,大家都会升级手机接口和数据线,加入对 USB 3.1 Gen 1 的支持。谁在 2016 年还出不支持 USB 3.1 的 Type C,那就是自绝于人民,自绝于祖国!
「PD 充电协议」
PD 协议 USB 组织喊了很多年了,至今都没有落到实处,因为首先这玩意一开始并不完整,不如高通 QC 2.0/3.0 和 mtk PEP 系列对细节那么完善,很多识别和电压转换步骤都是半成品,据说苹果新 Macbook 和谷歌 Chrome Book 的 PD 识别都不一样….. 当然我没钱试这两个玩意……
另外,NEXUS 5X/6P 的 5V=3A 我觉得并不像是 PD 协议,而是 Type C 自带的一个 3A 充电标准,也不知道是不是测量仪器的问题,我测出来最高只有 5V 2A 左右。
同时,PD 的出现,又给了工信部一个机会。2015 年年末的时候,工信部泰尔实验室突然拉了一帮手机厂商和 IC 厂商,在北京召开了一次旨在制定快速充电国家标准的会议。
虽然因为利益分歧过大,导致大家都没谈拢,但是关键点的认同还是有的:
A. 确定国家标准基于 PD 协议,分为高压、低压两种,通过细化定义进行固定。
B. 确定了一旦标准实施,「电量从额定容量的 0% 增至 80% 期间,电池平均充电功率大于15W 或平均电流大于 1.5C 的充电模式。」才能称为快速充电。如此一来,市面上绝大多数号称支持快充的辣鸡都面临违规,特别是部分猖狂号称 5V=2A 快充的。
C. 吔屎啦高通!
正如同多年前工信部制定 USB 充电标准一样,这次如果手机快速充电标准制定国家标准,其意义相当深远。因为USB PD 协议最终版还在制定中,USB 组织也在观望世界上其他组织的看法;一旦国标顺利进行,必将如同 TDD-LTE 一般写下浓墨重彩的一笔。
同时快充国标相对来说要求还是比较高的,有利于净化市场中各种乱七八糟号称快充结果都不快的局面,并逼迫厂商提升产品素质,虽然泰尔只是想多搞点检测费……
「重新定义数据线」
手机数据线现在鱼龙混杂,太多太多的劣质产品统治了市场,而且就算是厂商自己带的数据线也没好到哪里去。比如著名的世界 500 强——华为,在 Mate 7 之前随机数据线都是按照 1A 的标准生产的,这样的数据线电阻很大损耗极高,甚至可能出现长期大功率充电过热导致的种种安全问题。
而 USB Type C C 协议修订了数据线规范,一举将手机数据线从 2A 提到了 3A / 5A 两个级别,其中 5A 线材强制加入 E-Mark 电子标记芯片,从源头上保证安全。从设计角度来讲,光是电流承载方面,Type C 就爆了苹果lightning 不知道多少个太阳系。
如此之高的电流承载能力,也为最高 20V=5A 共计 100W 的传输能力做好了基础,也为 OPPO VOOC 打上了螳臂挡车的 Flag。
5A 的线材一般都是全新的 Type C to Type C,也就是所谓的双 C 口。双 C 口的好处就是充分利用了 Type C 双向通信的设计特点,不用区分正反更不用区分大小端口;而且因为针脚的增多,可靠性也有了很大的提升。
而且因为双向通信,一个 Type C 母座可以衍生出无穷的扩展接口:VGA/Displayport/USB-A/3.5㎜音频口……笔记本可以跟 New Macbook 一样做的超轻薄,机身只留一个 Type C;手机更是可以从 MHL 这些破玩意中间解脱出来,只要做好 Type C 就能拥有电脑一样的扩展性。
那么如何简单判断 Type C C 线材的好坏呢?可以直接看数据线 Type C C 那端塑料包覆的长度,因为要达到 3A 以上电流通过能力,正常的厂商都会在 Type C C 端口后增加一些保护措施,这就使得其整体端头长度大大超过老款的 Micro USB;反之,塑料包覆段越短,说明用料越渣,保护措施不到位,电流承载能力越弱。
▲以上分别是某厂商 USB 2.0 的数据线(呵呵),49 元的 ZUK USB 3.1 数据线 (额定 3A),以及 200+RMB 一根的贝尔金 USB 3.1 数据线 (应该能到 5A)。
当然,因为如此之高的设计规格,对线材设计的要求到达了空前复杂的新高度,典型的反面例子就是一加 2 的数据线,参见这篇文章《管中窥豹可见一斑——从一加 2 阉割快充看一加的无耻》 一加 2 的数据线在特定情况下可能造成烧毁~~
「VOOC,时代的悲剧」
VOOC 已经被 OPPO 吹了很久了,甚至被其宣传所神话,今天就来扒开外衣,看看它的穷途末路。
一般来说手机没电的时候,电池电压是在 3V 左右,随着电量上升电压不断升高;传统充电就是 5V 电压到 USB 端口,然后手机里面的降压线路跟着电池电压,给个高点的充电电压,比如电池 3.4V 就转换成 3.6V 的充电电压。
而高通 QC 2.0 / 3.0 和 MTK PEP 1. 0 / 2.0 技术,就是加强了手机里面的降压线路:充电器给到 USB 端口的是 9V 乃至 12V,然后手机降压线路再降到 5V 以下给电池充电;这样一来可以避免触碰到数据线 2A 的「电流红线」,降低充电损耗,最大限度的降低改变现状的成本,同时大幅度提高充电功率。
而 VOOC 是走的另外一个路子:在 Micro USB 端口自己添加了两个引脚,通过这两个引脚传输更多的电力。普通的 Micro USB 端口到 2A 以上可能会出问题,OPPO 加强数据线材质,同时把原来应该放在主板上的降压线路直接弄到了充电器上;这样一来,OPPO 手机和充电器识别之后,就是充电器直接连接到电池保护板,不再经过手机主板的转换了。
而且多出来的两个针脚还可以起到识别的作用,接入 VOOC 自己的充电器和数据线才会直冲,普通的 Micro USB 就上 5V 2A,这是个相当机智的设计。
所以 OPPO 一开始可以做到很高的功率,那时候 QC 2.0 为代表的高压充电还在摸索阶段,VOOC 没有那么多识别、转换的麻烦事,只要增加电流就可以了;同时因为充电器直连电池,所以手机发热量更小。
但是,总是有个但是~~VOOC 这套技术并不是 OPPO 原创,而是联想做出了工程样机,找到赛尔康做的方案,当然基于联想一贯的脑残本质,很快不了了之~~结果后面据说有些人入职 OPPO,于是就找赛尔康完善了这套技术。
但是 OPPO 毕竟是个专供脑残群体的品牌,内部对技术也不甚了解,一开始甚至提出了 5V 10A 这样一个不切实际的目标,赛尔康表示狗带……然后降到 5V 7A,还是倒地不起……最后妥协,FIND 7 上了 4.5A。
所以 FIND 7 的充电器硕大无比,因为本来就是个赶工的产物;结果后面充电器做小了,OPPO 又嫌成本高,规格又倒退了 5V 4A……对比 24W 比比皆是的高压方案,VOOC 在速度上已经没什么优势了。
再说电池,当时做 FIND 7 的时候,国产电池厂商还没做好电芯的准备,只有索尼有长期技术积累;但是面对 20W 左右的输入功率,索尼电芯也跪了,据路边社消息,前几批的 FIND 7 电池只有大约 300 次循环寿命,相比主流的 500 次,呵呵~~
而且 OPPO 特别喜欢在电量百分比上造假,很多机型在还有 300ma 电流的时候就报 100%,而正常的手机在这个时候还是 97% 左右,为了电池寿命做的涓流还需要 20 分钟到半小时……VOOC 充电快,确实也离不开 OPPO 软件部门的「大力优化」!
好吧,这些都是 VOOC 的过去;我们谈谈未来,为什么 Type C 会对 VOOC 造成阻碍。
首先是成本,Type C 直接定义了最高 5A 的数据线,对于 OPPO 来说就是搞了很多年的数据线一下子成了别人的货架产品,而且双 C 口数据线在可靠性上明显高于 OPPO 在 Micro B 口上挖出来的那两个线;如果 OPPO 不用 C 口,那会背弃时代潮流,如果用了,毫无疑问多年积累直接飞灰。
同时得益于 QC 2.0 和 MTK PEP 在 2015 年的崛起,相应的各种 IC 及配套元器件雨后春笋般疯长,比较好的 24W 快充头可能 2015 年还要 30 元左右,到了 2016 年量产成本直接到了 20 元甚至更低;然而 OPPO 因为自己的封闭性享受不到这个福利,不得不面对充电功率不如人,但是价格却比别人贵的奇怪局面。
其次是技术,直冲本身并没有什么太高的技术门槛,QC 3.0 的起始电压定义到了 3.6V,PD 协议据说也要加入直冲模式;对于这些方案来说,想高压就高压,想低压就低压~高压提高功率,低压提高效率,只要算法搞得好,要什么效果都是轻而易举。
然而 OPPO 这几年都在拼了命的宣传高压方案怎么怎么辣鸡,自己的直冲怎么怎么 NB;这也就意味着对自己的技术选择造成了很大的阻碍。(下面那个图一开始还画错了,各家宣传名词和技术对应完全搞混,被我打脸之后重新画了)
如上所述,即使 Type C 直接定义了最高 5A 的数据线,如果 OPPO 坚持走低压路线,最高也只能 25W 左右,始终无法对第一代产品实现突破,更别提对 QC 3.0 和 PEP 2.0 形成优势了。
Type C 不是不能做 VOOC,而是 Type C 本来就是对 VOOC 大部分重要技术的一次更新换代,只不过这个成本只能由 OPPO 独自咽下。
8V-5V 之间的降压技术已经很成熟,在这个区间转换效率可以达到 90%~95% 甚至更高,只要配合 3A 的数据线就可以轻易达成 24W 左右的功率,成本更低~~如果电池行业得到突破,只要电压稍微提升一点,功率就可以得到比较明显的提升。
总结一下:VOOC 需要充电器、数据线、直充线路、电池的配合,而在大环境的变动之下,OPPO 的充电器和数据线供应链面临着价格比人贵,效果却不如人的怪圈;而随着 Type C 和电池技术的发展,直冲技术变得毫无门槛,大量成熟的货架产品让重金研发的 VOOC 彻底变成一个被时代碾压的笑话。
OPPO 用 Type C,就意味着数据线等技术的积累变得毫无卵用,VOOC 泯然众人矣;如果不用 Type C,很多新功能和特性就没办法配备在手机上,而且别人也不会停止进步。
这就是一个封闭生态链产品的尴尬,其实苹果 Lightning 也存在着这样的问题,但是苹果庞大的利益链条和影响力并不是 OPPO 能比的,强行续命 Lightning 毫无压力,这就是差距。
「QC 3.0 和 PEP 2.0」
QC 3.0 和 PEP 2.0 是对上一代高压快充标准的升级,双方没有再对最高功率做大的升级,而是不约而同的将重点放在了提升效率上。
2015 年快充达到或者接近 24W 的几款机型:魅族 PRO 5/乐视 1s/联想 P1 实测是 12V 1.8A,MOTO X Style 是 9V 2.2A;高电压一定程度上可以减少线路损耗,但是 12V 在降压线路上损耗过高,虽然前三款都采用了全金属机身,良好的散热减轻了损耗发热的问题,但是既然能降低为什么不降低呢?
至于 MOTO X Style,高达 2.2A 的电流对线路提出了很高的要求,所以 MOTO 自带的充电器没有 USB 大口,而是强制搞了个一体式。同时 X Style 最头痛的毛病是索要的电流过高,导致很多快充移动电源直接过保护;目前除了魅族快充版移动电源之外,包括乐视、anker 等支持快充输出的移动电源都没有办法给 X Style 充电。
而配合 Type C 的标准,QC 3.0 和 PEP 2.0 分别对电压做了调低,并提出了精确电压管理的概念:电压都会控制在 9V 以下,利用 3A 数据线提高电流,提升降压路线的效率;其次不会是握手检测后,直接 5V 跳 9V 跳 12V,然后固定该电压一路冲到死,而是结合电池温度、实时转换效率、电池电量等因素,以 0.2V(QC)/0.5V(PE) 做精确动态调整,提升整体效率。
在精确管理的同时,还有个「恒功率」的概念——如从 8V=3A 调节到 6V=4A,功率不变电压降低,这些都是 QC 3.0 和 PEP 2.0 带来的新特性。当然高通和 MTK 的分歧还是有的,比如高通认为 0.2V 充电更精细,MTK 觉得 0.5V 步进就够了,手机电池就那么大,太精细有什么卵用?
「结语」
不管是 VOOC 的落幕还是 QC 3.0/PEP 2.0 的新特性,都离不开 Type C 标准带来的全新变革;这也让我们体会到一个全世界通用的接口进行革命的时候,会对所有使用它的产业造成多大的影响。
也许 USB 3.1/PD 协议乃至未来的整合 Displayport 对普通用户来说都太过遥远,但是 Type C 对数据线的重新定义,将会深刻的改变电脑与手机。
疯狂到难以置信的扩展度,最高 5A 的电流承载能力,最高 10G 的带宽,双向通信与充电;还要什么自行车?USB 终于可以变成真*「通用串行接口」了。
(前言:此文撰写于2016年1月,科普部分依然很有参考意义,部分言论不代表充电头网立场。)
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谁才是未来?QC/MTK PE/USB PD三大快充技术对比
最后充电头加上的那一句亮了 作者部分言论确实有些过了
表示VOOC已经支持Type-C接口的快充了 请问你哪来的自信说落幕
分析得有道理,但是BBK也不是傻子,其实早就留有后路,VIVO一直采用的高通QC充电方案,同时也妥协一加使用tpyeC数据线,相信OPPO也是料到了有这么一天。
贝尔金那个是3A,不是5A
@向猫葵 作者为了吹牛逼呗,花了这么多钱买了根大粗线,然而就是个最低标准的渣渣而已