2、快充协议基础：USB PD 3.1、PPS、QC 4.0+、华为SCP、VOOC协议解析
做氮化镓快充，绕不开的就是协议。协议就是充电器和手机之间的“语言”。语言不通，充不了电，或者只能慢充。
我刚开始做快充那会儿，市面上协议乱得很。各家有各家的玩法。后来慢慢统一到USB PD上，但华为、OPPO这些厂商还是有自己的私货。今天咱们就把这些协议掰扯清楚。
2.1 USB PD 3.1：快充的“普通话”
USB PD，全称USB Power Delivery。说白了，它就是快充界的通用语言。现在新出的手机、笔记本，基本都支持PD。
PD 3.1 相比之前的版本，最大的变化是啥？
电压范围扩展了。以前PD最高只到20V，现在能到48V。功率也从100W飙到了240W。你想想看，以后一个充电器给游戏本供电，完全不是问题。
我个人习惯把PD 3.1分成两档：
- 标准功率范围（SPR）：还是3.3V~21V，最大100W。这是目前最常用的。
- 扩展功率范围（EPR）：最高48V，最大240W。这个需要特殊的线缆和连接器。
核心知识点：PD 3.1 引入了“可调电压电源（AVS）”的概念。AVS允许充电器在更细的粒度上调整电压，步进可以小到20mV。这对电池的直接充电非常有利。
我在项目中遇到过一个问题：用PD 3.0的充电器去充支持PD 3.1的设备，能充吗？答案是能，但只能跑到100W。设备会降级到SPR模式工作。
2.2 PPS：可编程电源的“精细活”
PPS，全称Programmable Power Supply。它是PD 3.0协议里新增的一个功能，但在PD 3.1里得到了强化。
PPS 解决了什么问题？
传统的PD协议，电压是固定的几个档位：5V、9V、12V、15V、20V。但电池的充电曲线不是一条直线。它需要电压随着电量变化而微调。
PPS允许充电器在3.3V~21V之间，以20mV为步进，动态调整输出电压。同时，电流也可以以50mA为步进调整。
嗯，这里要注意：PPS不是独立的协议，它是PD协议的一个子集。支持PPS的充电器，一定支持PD。但反过来不一定。
我的经验：做PPS设计时，反馈环路一定要稳。因为电压变化很快，如果环路响应跟不上，输出就会振荡。我曾经在调试一个65W氮化镓方案时，PPS模式下纹波超标，最后是调整了补偿网络的电容才搞定。
2.3 QC 4.0+：高通的“兼容之道”
QC，全称Quick Charge。高通家的快充协议。从QC 1.0到QC 4.0+，我基本都做过。
QC 4.0+ 最大的特点是什么？
它兼容USB PD。也就是说，支持QC 4.0+的手机，插到PD充电器上，也能快充。这跟以前不一样。以前的QC 3.0，只能用专用的QC充电器。
QC 4.0+ 的电压范围是3.6V~20V，步进也是20mV。本质上，它跟PPS非常像。但高通在协议层加了一些自己的“私货”，比如双路充电（Dual Charge）和智能热平衡。
我个人觉得，QC 4.0+ 更像是一个“过渡方案”。它让高通从封闭走向开放。现在新出的骁龙芯片，基本都直接支持PD/PPS了，QC反而提得少了。
2.4 华为SCP：低压大电流的“猛将”
SCP，全称Super Charge Protocol。华为自家的快充协议。
SCP 的核心思路：低压大电流。
普通快充是提高电压（比如9V/2A），SCP是降低电压、提高电流（比如5V/4.5A、5V/8A）。这样做的好处是：充电效率高，发热小。因为功率损耗跟电流的平方成正比，但低压大电流在手机端不需要升压，直接给电池充电。
SCP 有几个版本：
| 版本 | 电压 | 电流 | 功率 |
|---|---|---|---|
| SCP 1.0 | 5V | 4.5A | 22.5W |
| SCP 2.0 | 5V/10V | 4A/4A | 40W |
| SCP 3.0 | 5V/10V/20V | 8A/4A/2A | 40W~66W |
避坑指南：我曾经在开发一款支持SCP的氮化镓充电器时，发现手机只能识别到5V/2A。查了半天，原来是协议芯片的SCP握手时序不对。华为的SCP协议对时序要求很严格，差一点就握不上。后来我直接找芯片原厂要了参考代码，才搞定。
SCP 的通信方式是通过D+、D-数据线上的电压变化来传递信息。它跟PD的CC线通信完全不同。所以，一个充电器要同时支持PD和SCP，需要两颗协议芯片，或者一颗支持多协议的芯片。
2.5 VOOC：OPPO的“充电5分钟”
VOOC，全称Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging。OPPO家的快充，后来一加、realme也在用。
VOOC 跟SCP很像，也是低压大电流。
但VOOC有个独特的设计：它把充电控制电路放在了充电器里，而不是手机里。这样做的好处是：手机发热更小。坏处是：充电器必须专用，兼容性差。
VOOC 的电压是5V，电流从4A到10A不等。最新的VOOC 4.0，功率到了65W（10V/6.5A）。
VOOC 的通信方式是通过数据线中的ID线来识别。充电器检测到ID线上的特定电阻值，就知道是VOOC设备，然后开启快充。
我记得有一次，客户要求做一个支持VOOC的氮化镓充电器。我找了一圈，发现支持VOOC的协议芯片很少。最后只能用一颗专门的VOOC协议芯片，再加一颗PD协议芯片，两颗芯片协同工作。嗯，成本确实高了不少。
2.6 协议对比与选择建议
这么多协议，做产品时怎么选？我一般按这个思路来：
- 通用性优先：选USB PD 3.1 + PPS。这是国际标准，兼容性最好。
- 国内主流：在PD基础上，加上华为SCP和高通QC 4.0+。覆盖大部分安卓手机。
- 特定客户：如果客户是OPPO系，必须加VOOC。如果是华为系，SCP是刚需。
下面这张图，是我自己总结的协议关系，你看一眼就明白了：
我的建议：如果你刚开始做氮化镓快充，先搞定USB PD 3.1 + PPS。这是基本功。等这个做稳了，再考虑加SCP、VOOC这些私有协议。一口吃不成胖子，协议越多，调试越复杂。
好了，协议这块就聊到这儿。记住一句话：协议是死的，但应用是活的。多看看芯片手册，多动手调一调，自然就熟了。