Quick Charge

Quick Charge^TM (QC^[1][2]) — набір технологій компанії Qualcomm для енергопостачання мобільних гаджетів з акумуляторами. Включає в себе:

• технологію передачі підвищеної потужності через кабельну інфраструктуру з роз'ємами USB понад стандартних специфікацій USB. Для максимальної ефективності і зарядний пристрій і гаджет повинні підтримувати специфікацію Quick Charge.
• технологію дбайливого і швидкого заряду акумуляторів.
• комплект мікросхем для обслуговування акумулятора і електроживлення мобільного пристрою.

Зарядні пристрої стандарту Qualcomm Quick Charge 2.0

В офіційних специфікаціях USB є аналог Quick Charge — USB Power Delivery. Незважаючи на це, стандарт Quick Charge отримав досить широке поширення, завдяки підтримці його популярними мобільними процесорами Qualcomm Snapdragon і доступності мікроконтролерів, що забезпечують роботу зарядних пристроїв по цьому стандарту.

Було випущено п'ять сумісних між собою версії стандарту^[3][4][5]. Сумісних означає, що при з'єднанні гаджетів будь-яких версій стандарту QC вони зможуть домовитися по протоколу найстарішої з версій. Специфікації закриті, сама технологія є ліцензованою, тобто є платною для виробників обладнання.

Quick Charge 1.0

2013 рік. Передбачала живлення лише 5 В, 2 А і мало відрізнялась від інших рішень того часу, сумісних зі специфікацією USB Battery Charging. Розповсюдження не отримала.

Quick Charge 2.0

Сигналізація QC 2.0/3.0

2015 рік. Як і USB Power Delivery, специфікація передбачала можливість підвищення напруги живлення до 9, 12 або 20 В, після узгодження між зарядним пристроєм і гаджетом. Але, на відміну від USB Power Delivery, метод домовленості був набагато простішим і дозволяв використовувати існуючі кабелі і роз'єми USB 2.0/3.0. За станом ліній D+/D− гаджет визначав, що підключений до зарядного пристрою, після чого виставляв на лінії D+/D− певну напругу, в залежності від бажаної напруги живлення.

D+	D−	Vbus
0,6 В	0	5
0	0,6 В	5
3,3 В	0,6 В	9
0,6 В	0,6 В	12
3,3 В	3,3 В	20
0,6 В	3,3 В	Регульоване згідно QC 3.0

В момент подачі живлення (стан S1 на рисунку) зарядний пристрій (ЗП) видає в навантаження 5 В і замикає лінії D+/D−. При цьому такий ЗП визначається як такий, що відповідає стандарту USB Battery Charging. Якщо підключений гаджет не відповідає стандарту QC, то зарядний пристрій продовжує працювати в цьому режимі, забезпечуючи сумісність з стандартами USB Battery Charging і Quick Charge 1.0. Щоб перейти в режим Quick Charge 2.0, гаджет подає напругу 0,6 В на D+ (стан S2). ЗП інтерпретує це як відповідність гаджету стандарту QC 2.0 і у відповідь роз'єднує D+ і D−, закорочуючи D− на земляну шину. Завдяки цьому і гаджет бачить, що ЗП відповідає стандарту QC 2.0, і подає на D+ напругу 3,3 В (стан S3). Після цього ЗП відпускає D− і бачить набір напруг на D+/D−, якими гаджет виставляє необхідну йому напругу живлення. У стані S3 показана вихідна напруга 9 В, в стані S4 — вихідна напруга 12 В, далі — 5 В.

Quick Charge 3.0

2016 рік. Специфікація доповнює стандарт QC 2.0 можливістю дискретного регулювання напруги живлення в діапазоні 3,6-20 В, за запитом гаджета, з кроком 0,2 B.

Quick Charge 4.0

Стандарт Quick Charge 4.0 був представлений компанією Qualcomm в листопаді 2016 року. Заявлена сумісність з кабелями що мають роз'єм USB Type-C і протоколом USB Power Delivery. Для забезпечення такої сумісності пристрої стандарту QC 4.0 спочатку намагаються встановити з'єднання по протоколу Power Delivery і лише якщо інші підключені пристрої не підтримують його, перемикаються в режим QC. Це означає, що зарядні пристрої QC4 підтримують і QC, і PD протоколи заряду.

За заявою компанії, нова технологія дозволить всього за 5 хвилин зарядити пристрій з акумулятором ємністю 2750 mAh для 5 годин використання, а за 15 хвилин зарядити повністю розряджену батарею до 50 % ємності^[6].

Quick Charge 4.0+

Стандарт Quick Charge 4.0+ представлений влітку 2017 року^[4][7]. Quick Charge 4.0+ є покращеною версією стандарту Quick Charge 4.0. При розробці цього стандарту компанія Qualcomm зосередилася на трьох основних параметрах: ефективності, швидкості і тепловиділенні. Спеціальна технологія Dual Charge розділяє струм заряду, дозволяючи тим самим знизити виділення тепла на 3 °C і прискорити час зарядки на 15 %. Зниження тепловиділення повинно також позитивно позначитися на довговічності акумулятора.

Також Qualcomm реалізувала додаткові функції для підвищення безпеки під час зарядки. Наприклад, Quick Charge 4.0+ може одночасно контролювати рівні температури корпуса та гнізда, що повинно запобігти перегріву, короткому замиканню або навіть пошкодженню роз'єму USB Type-C. За словами представника компанії, ефективність зарядки зросла на цілих 30 %, в порівнянні зі стандартом Quick Charge 4.0.

Quick Charge 5

Стандарт Quick Charge 5 представлений в липні 2020 року. Він дозволяє створювати зарядні пристрої потужністю понад 100 Вт. У порівнянні з Quick Charge 4.0, п'ята версія стандарту є в чотири рази швидшою, на 70 % ефективнішою і на 10 °C менше нагріває акумулятор. Згідно внутрішніх тестів Qualcomm, батарею ємністю 4500 mAh (що складається з двох паралельно з'єднаних елементів живлення по 2250 mAh) можна зарядити за допомогою QC 5 від 0 % до 50 % всього за 5 хвилин. Повне заряджання такої батареї займе 15 хвилин.

Також технологія передбачає використання акумуляторів, що складаються з трьох паралельно з'єднаних елементів. Зарядні пристрої з технологією QC 5 підтримують вихідну напругу від 3,3 до 20 В та струм 3,3 або 5 А і навіть більше (для більш потужних пристроїв).

Quick Charge 5 розроблений на базі USB Power Delivery PPS, але пропонує зворотну сумісність з QC4 і більш ранніми версіями, тому користувачам не доведеться купувати додаткові аксесуари. Він може працювати зі стандартними пристроями USB PD і смартфонами Apple (iPhone 7 і новішими). Qualcomm стверджує, що її нова технологія є безпечнішою, ніж звичайна зарядка. Вона має 8 рівнів захисту по напрузі, 3 рівня захисту по струму, 3 рівня захисту від перегріву і захист від перенапруги на вході понад 25 В^[8]

Class A і Class B

Qualcomm поділяє зарядні пристрої Quick Charge на два класи: Class A і Class B. Зарядні пристрої Class A можуть видавати не більше 12 В напруги. Зарядні пристрої Class B можуть видавати вихідну напругу величиною більше 12 В (до 20 В).^[9]

Quick Charge і кабелі USB Type-C

У відповідності зі специфікацією USB, деякі кабелі з роз'ємами USB Type-C можуть містити мікросхему, що визначає параметри кабелю. Оскільки ця мікросхема живиться від ліній живлення кабелю, то підвищення напруги на них може виявитися фатальною як для кабелю, так і для підключеного обладнання. У зв'язку з цим, застосування стандартів Quick Charge 2.0 і Quick Charge 3.0 на кабелях з роз'ємами Type C виявилося ризикованим. У 2015 році USB-IF опублікував методику тестування кабельної інфраструктури з роз'ємами Type C, де прямо заборонив керування напругою на лінії живлення нестандартними методами. Корпорація Google випустила рекомендацію не підтримувати QC 2.0 і QC 3.0 в Android-пристроях^[10]. Для вирішення цієї проблеми Qualcomm обіцяла представити у 2017 році нову ревізію специфікації — Quick Charge 4.^[11]

Порівняльна таблиця

Стандарт	Напруга	Макс. струм	Макс. потужність[12]	Нові особливості	Дата виходу	Сумісні процесори
Quick Charge 1.0	до 6,3 В[13]	2 А	10 Вт	AICL (Automatic Input Current Limit) APSD (Automatic Power Source Detection)	2013	Snapdragon 215, 600[14][15]
Quick Charge 2.0	Class A: 5 В, 9 В, 12 В Class B: 5 В, 9 В, 12 В, 20 В [16]	1,67 А, 2 А, або 3 А	18 Вт (9 В х 2 А)[17][18]	HVDCP (High Voltage Dedicated Charging Port) Dual Charge (optional)	2014[19]	Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808, 810[20]
Quick Charge 3.0	від 3,6 В до 22 В[21], з кроком 200 мВ[16]	2.6 А або 4.6 А[21]	36 Вт (12 В х 3 А)	HVDCP+ Dual Charge+ (optional) INOV 1.0 & 2.0 Battery Saver Technologies	2016	Snapdragon 427, 430, 435, 450, 617, 620, 625, 626, 632, 650, 652, 653, 665, 820, 821[20]
Quick Charge 4	від 3,6 В до 20 В, з кроком 20 мВ, в режимі QC 5 В, 9 В в режимі USB PD[22] від 3 В до 21 В, з кроком 20 мВ[23], в режимі USB PD 3.0 PPS (Programmable Power Supply)	2,6 А або 4,6 А в режимі QC 3 А в режимі USB PD	100 Вт (20 В х 5 А) в режимі QC[17] 27 Вт в режимі USB PD	HVDCP++ Dual Charge++ (optional) INOV 3.0 Battery Saver Technologies 2 USB PD compatible	2017	Snapdragon 630, 636, 660, 710,[24][25] 835[26][27]
Quick Charge 4+				Dual Charge++ (mandatory) Intelligent Thermal Balancing Advanced Safety Features		Snapdragon 670, 675, 720G, 712, 730, 730G, 845, 855, 865[28][29]
Quick Charge 5			більше 100 Вт	більше 100 Вт потужності заряду 100 % за 15 хв Кращий температурний менеджмент (не більше 40 °C) Dual Charge	2020	Snapdragon 865, 865+

Аналогічні рішення

Компанія Motorola випустила свій стандарт зарядних пристроїв, під торговою маркою TurboPower^tm[30][31]. Він заснований на QC 2.0 і сумісний з ним. В основному використовується в продукції компанії Lenovo.

Технологія Samsung Adaptive Fast Charging також є спрощеним різновидом QC 2.0 і сумісна з ним^[32][33]. Відмінності в тому, що зарядні пристрої Samsung AFC підтримують лише напругу 9 В і тому не завжди здатні замінити зарядні пристрої стандарту QC.