一文读懂PD与QC充电协议
2026-08-02 · 云创芯团队 技术文档
分类：设计指南
从 Type-C 接口、CC 配置通道到 PD 与 QC 快充协议的完整原理解析。
USB-PD（Power Delivery）是基于 USB Type-C 的一种电源供电标准，最大供电功率可达 100 瓦（W）。随着 USB Type-C 的普及，越来越多的设备（手机、平板、显示器、工作站、充电器等）使用 USB-PD 快速充电方案。
一、USB Type-C 简介
Type-C 是 USB 接口的一种形式，不分正反两面均可插入，支持 USB 标准的充电、数据传输、视频传输、音频传输、显示输出等功能。支持 USB-PD 后则可实现高达 100W 的电源供电。USB-PD 通过 Type-C 的“配置通道引脚 CC”进行通讯。
USB Type-C 引入了双角色能力。每根 USB Type-C 电缆的两端完全等同，连接起来的两台设备必须相互沟通以确定自己应作为主机还是外设。用于数据通讯的主机端口被称为下行端口（DFP），外设端口被称为上行端口（UFP）。电源方面，供电端被称为源端（Source），耗电端被称为吸端（Sink）。CC 线在两台设备连接期间起到定义电源角色的作用。
USB Type-C 系统带来的另一个好处是较高的供电能力。传统的 USB 电缆只容许提供 2.5W 功率，USB Type-C 电缆则容许提供高达 5V/3A 即 15W 的最大功率；如果采用了电源传输（PD）协议，电压电流指标就可以提升到 20V/5A 即 100W 的最大功率。新的 USB PD 3.0 协议还支持可编程电源（PPS），容许对总线电压和电流进行精确调节，电压可以低于 5V，实现高效直充。
二、USB Type-C 标准进行数据和电源配置的方法
未扭转、未翻转的直接连接：从左侧的插座到右侧的插座，RX1 线对连接到 TX1 线对，RX2 线对连接到 TX2 线对；D+ 与 D+ 连接，D- 与 D- 连接，SBU1 与 SBU2 连接，CC1 经由 CC 线与 CC1 连接。电缆两端的 VCONN 不需要连通。
电缆扭转以后的连接：RX1 线对连接到 TX2 线对，RX2 线对连接到 TX1 线对。总共有 4 种可能的连接方式：插座翻转或不翻转，电缆扭转或不扭转。通过测量每个端子上 CC1/2 的状态即可了解电缆和插座的方向。
三、电源传输
在不采用电源传输协议的 USB Type-C 接口中，电源从源端传输到吸端由分压器 Rp/Rd 确定，但源端只会供应 5V 电压。引入电源传输（PD）协议以后，USB Type-C 系统的总线电压可以增加到最高 20V，源端和吸端之间关于总线电压和电流的交流通过在 CC 线上传输串行的 BMC 编码来完成。
包含 PD 协议的 USB Type-C 系统中，源端内部包含了一个受源端 PD 控制器控制的电压转换器，可以是 Buck、Boost、Buck-Boost 或反激式转换器。当电缆连接建立好以后，PD 协议的 SOP 通讯就开始在 CC 线上进行以选择电源传输的规格：吸端询问源端能够提供的电源配置参数，从能力数据中选择适当的配置并发出请求，源端接受请求并将总线电压修改成相应参数。在总线电压变化期间，吸端的电流消耗会保持尽量小；源端提升总线电压按定义好的速度进行；达到数值后等待稳定再发送电源准备好信号。
USB PD 通讯使用的是双相标记码（BMC），每个数据包含有 0/1 交替的前置码、报文起始码（SOP）、报文头、信息数据字节、CRC 循环冗余编码和报文结束码（EOP）。
四、电源配置清单
USB PD 3.0 规范定义了下列电源配置：有 4 个独立的电压值预先定义好：5V、9V、15V 和 20V。对于 5V、9V 和 15V，最大电流为 3A。在 20V 配置中，普通电缆最大容许 20V/3A 即 60W；使用含电子标签电缆可放大到 20V/5A 即 100W。系统支持最高电压功率等级时还必须同时支持所有较低的电压和功率等级。
五、含有电子标签的电缆
USB Type-C 规范定义各种不同规格的电缆。支持超速数据传输或电流超过 3A 的电缆必须使用电子标签进行标识。含有电子标签 IC 的电缆中的 VCONN 上都含有 1kΩ 的下拉电阻 Ra，其值小于典型值 5.1kΩ 的 Rd。源端据此知道电缆中含有电子标签，于是将 5V 的 VCONN 电源接入 CC 线实现对电缆内部电路供电。其后发生的 PD 通讯包含源端和电子标签之间的通讯（SOP’/SOP’’）以及源端和吸端之间的通讯（SOP）。
六、电源的双重角色
有的 USB Type-C 设备既可做源端又可做吸端，被称为支持双重角色的设备（DRP）。电源角色的转换在连接期间也可以发生，只要有一台 DRP 设备发起角色变换的要求。
七、QC2.0 协议
QC2.0 是高通发布的快充技术 2.0，基于 D+/D- 输出电压信号给充电器，充电器内置 USB 输入解码芯片后输出目标电压。QC2.0 支持 5V、9V、12V、20V 四组电压（ClassA 支持 5V/9V/12V，ClassB 增加 20V）。
八、QC3.0 协议
QC3.0 是 QC2.0 的升级版，支持输出电压以 0.2V 为步长变化（3.6V 到 20V）。QC3.0 有 ClassA（3.6V-12V）和 ClassB（3.6V-20V）。最大负载电流限制为 3A，最高功率可达 60W。
QC 快充原理：在充电电流限额的情况下来增加输出电压提高充电功率。普通手机 5V1A，支持快充可提高到 9V1A 或 12V1A。QC3.0 以 200mV 小步幅增加或降低 VBUS，让便携设备选择最适合的电压达到理想充电效率。
一、USB Type-C 简介
Type-C 是 USB 接口的一种形式，不分正反两面均可插入，支持 USB 标准的充电、数据传输、视频传输、音频传输、显示输出等功能。支持 USB-PD 后则可实现高达 100W 的电源供电。USB-PD 通过 Type-C 的“配置通道引脚 CC”进行通讯。
USB Type-C 引入了双角色能力。每根 USB Type-C 电缆的两端完全等同，连接起来的两台设备必须相互沟通以确定自己应作为主机还是外设。用于数据通讯的主机端口被称为下行端口（DFP），外设端口被称为上行端口（UFP）。电源方面，供电端被称为源端（Source），耗电端被称为吸端（Sink）。CC 线在两台设备连接期间起到定义电源角色的作用。
USB Type-C 系统带来的另一个好处是较高的供电能力。传统的 USB 电缆只容许提供 2.5W 功率，USB Type-C 电缆则容许提供高达 5V/3A 即 15W 的最大功率；如果采用了电源传输（PD）协议，电压电流指标就可以提升到 20V/5A 即 100W 的最大功率。新的 USB PD 3.0 协议还支持可编程电源（PPS），容许对总线电压和电流进行精确调节，电压可以低于 5V，实现高效直充。
二、USB Type-C 标准进行数据和电源配置的方法
未扭转、未翻转的直接连接：从左侧的插座到右侧的插座，RX1 线对连接到 TX1 线对，RX2 线对连接到 TX2 线对；D+ 与 D+ 连接，D- 与 D- 连接，SBU1 与 SBU2 连接，CC1 经由 CC 线与 CC1 连接。电缆两端的 VCONN 不需要连通。
电缆扭转以后的连接：RX1 线对连接到 TX2 线对，RX2 线对连接到 TX1 线对。总共有 4 种可能的连接方式：插座翻转或不翻转，电缆扭转或不扭转。通过测量每个端子上 CC1/2 的状态即可了解电缆和插座的方向。
三、电源传输
在不采用电源传输协议的 USB Type-C 接口中，电源从源端传输到吸端由分压器 Rp/Rd 确定，但源端只会供应 5V 电压。引入电源传输（PD）协议以后，USB Type-C 系统的总线电压可以增加到最高 20V，源端和吸端之间关于总线电压和电流的交流通过在 CC 线上传输串行的 BMC 编码来完成。
包含 PD 协议的 USB Type-C 系统中，源端内部包含了一个受源端 PD 控制器控制的电压转换器，可以是 Buck、Boost、Buck-Boost 或反激式转换器。当电缆连接建立好以后，PD 协议的 SOP 通讯就开始在 CC 线上进行以选择电源传输的规格：吸端询问源端能够提供的电源配置参数，从能力数据中选择适当的配置并发出请求，源端接受请求并将总线电压修改成相应参数。在总线电压变化期间，吸端的电流消耗会保持尽量小；源端提升总线电压按定义好的速度进行；达到数值后等待稳定再发送电源准备好信号。
USB PD 通讯使用的是双相标记码（BMC），每个数据包含有 0/1 交替的前置码、报文起始码（SOP）、报文头、信息数据字节、CRC 循环冗余编码和报文结束码（EOP）。
四、电源配置清单
USB PD 3.0 规范定义了下列电源配置：有 4 个独立的电压值预先定义好：5V、9V、15V 和 20V。对于 5V、9V 和 15V，最大电流为 3A。在 20V 配置中，普通电缆最大容许 20V/3A 即 60W；使用含电子标签电缆可放大到 20V/5A 即 100W。系统支持最高电压功率等级时还必须同时支持所有较低的电压和功率等级。
五、含有电子标签的电缆
USB Type-C 规范定义各种不同规格的电缆。支持超速数据传输或电流超过 3A 的电缆必须使用电子标签进行标识。含有电子标签 IC 的电缆中的 VCONN 上都含有 1kΩ 的下拉电阻 Ra，其值小于典型值 5.1kΩ 的 Rd。源端据此知道电缆中含有电子标签，于是将 5V 的 VCONN 电源接入 CC 线实现对电缆内部电路供电。其后发生的 PD 通讯包含源端和电子标签之间的通讯（SOP’/SOP’’）以及源端和吸端之间的通讯（SOP）。
六、电源的双重角色
有的 USB Type-C 设备既可做源端又可做吸端，被称为支持双重角色的设备（DRP）。电源角色的转换在连接期间也可以发生，只要有一台 DRP 设备发起角色变换的要求。
七、QC2.0 协议
QC2.0 是高通发布的快充技术 2.0，基于 D+/D- 输出电压信号给充电器，充电器内置 USB 输入解码芯片后输出目标电压。QC2.0 支持 5V、9V、12V、20V 四组电压（ClassA 支持 5V/9V/12V，ClassB 增加 20V）。
八、QC3.0 协议
QC3.0 是 QC2.0 的升级版，支持输出电压以 0.2V 为步长变化（3.6V 到 20V）。QC3.0 有 ClassA（3.6V-12V）和 ClassB（3.6V-20V）。最大负载电流限制为 3A，最高功率可达 60W。
QC 快充原理：在充电电流限额的情况下来增加输出电压提高充电功率。普通手机 5V1A，支持快充可提高到 9V1A 或 12V1A。QC3.0 以 200mV 小步幅增加或降低 VBUS，让便携设备选择最适合的电压达到理想充电效率。