我们时不时就会见到"PPS"这个词，例如传言三星要支持45W PPS，小米小布丁充电器没有公有PPS……可PPS又是什么?有什么用?

通过这篇文章，你可以了解：

1.什么是PPS？
2.为什么会有PPS这玩意？
3.PPS和PD有什么不同？
4.PPS是不是包含了各家私有协议？我的手机能使用PPS吗？
5.PPS的挡位都有什么用？
6.PPS是怎么给手机充电的？
7.PPS和QC4, QC5有什么区别？

(写作不易，先点个赞再慢慢看吧)

1. 什么是PPS？

PPS是 Programmable Power Supply（可编程电源）的缩写。从手机*充电来看，我们说的PPS其实指的是一种充电过程的调控方式，手机可以通过下达指令来调节充电的电压、电流，以此达到最佳的充电效果。

*这里的手机泛指各种支持USB充电的智能设备。

2. 为什么会有PPS这玩意？
实际上，在手机远没有进入USB充电时代时，PPS就已经存在了。广义上，凡是能够通过程序控制调节输出电压或电流的电源，都叫做PPS。例如说实验室常见的大块头的带有屏幕和按键的直流程控电源，就是一种典型的PPS。这种实验室的功能为什么会搬到手机上呢？

实验室里的PPS

给手机充电，和给笔记本电脑充电相比有着很大的不同，其中一大特点就是手机的散热条件远不如笔记本电脑，笔记本的散热面积和散热手段是手机无法奢望的，如今各家手机厂商吹散热面积都得用平方毫米为单位，可见手机的散热潜力实在是捉襟见肘。而散热不足导致的积热问题又会极大影响电池寿命和用户体验。因此，如何降低发热，是手机充电的永恒命题。既然手机端的优化空间有限，那就对充电头下手，让他更加“聪明”，不再“大水漫灌”，而是更能根据手机的需求调整自己的输出，PPS就是这个思路下诞生的产物。

很多人最早接触到的广义上的PPS是高通的QC3.0协议，它的前辈QC2.0以堪比满载炎龙810的发热量剧烈著称（为什么？→查看链接 ）。为了缓解发热，高通不得不想办法尽量控制热量的产生，最佳电压智能协商（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage，简称INOV）算法就是其中一种手段。

QC2.0与QC3.0 INOV的不同

这个算法简单来说，就是手机可以对充电头输出的电压进行微调。它把一个大的电压范围细分成一个个小档位，例如5V、5.2V、5.4V、5.6V…给设备挑选。这样就能更灵活调节充电器输出的电压。就像以前的手机屏幕背光调节，只有最暗、中等、最亮三种亮度可选，而在现在的智能手机上，你可以拖动亮度调节条，从最暗到最亮之间任意调节适合你的亮度。

这样做在当时有两个好处：

一是避免了输出电压突变：原本QC2.0电压一下子从5V跳到9V，热量蹭蹭就往上飚了，QC3.0可以控制电压从5V一点点爬到9V，缓解了短时间内的发热量。

【动图】VBUS电压(黄线)以0.2V一步的速度从5V爬到9V

二是可以用更低的电压给手机充电：原来QC2.0只有固定的电压档位，例如5V和9V，不能取两者的中间值。如果手机要以18W功率充电，就只能走9V 2A，发热相对较高。有了电压微调技术，手机可以走6V 3A，或者灵活调整到其它的电压，做到尽可能减小发热。

QC 3.0的调节幅度是200mV （也就是0.2V），例如：5V、5.2V、5.4V、5.6V …，电压可以通过手机发出的指令进行调节。因而这实际上就是一种广义的PPS。

而行业联盟USB-IF在颁布的 PD 3.0（什么是PD？→查看链接）公有规范的修订版中，同样加入了一种PPS，它的电压调节幅度要更细，达到了每步20mV（也就是0.02V），是QC3.0精度的 1/10，例如：5.02V、 5.04V、5.06V、5.08V、 5.10V …。PD 3.0 PPS不仅能调电压，还能粗略调节电流，精度为50mA。

PD PPS能更精细地调整电压

PPS的电压变化曲线，比起QC3.0更加平滑

近年来快充行业不断运用新技术（如低压直充、电荷泵、双电芯等），这些技术对于电压调节的需求也变得越来越精准，而 PPS 正好派上用场，无论是公有的 PD 协议中的 PPS，还是私有协议里厂商自己开发的 PPS，都悄然而迅速地进入我们的新手机中（除了苹果）。

【为了方便称呼，我们下面要说的PPS，都指狭义的PPS，也就是专指 PD 规范里面的PPS。如果一个充电头标注自己支持PPS快充，指的一般就是公有的 PD PPS，而不是其它私有协议里的PPS。】

3. PPS和PD有什么不同？

上面说了，PPS从PD3.0开始，就成了PD协议的一部分。我们平时所谓的区分 PD 和 PPS，实际上是在区分PD的固定档（Fixed）和可编程档（也就是PPS）。

△固定档，就像QC2.0一样，档位固定， 5V、9V、15V，安排得明明白白。

△PPS则可以在指定的范围内对电压和电流进行微调。

大部分手机支持固定档 PD 的功率都不会特别高，因为和前面QC2.0的遇到的问题一样，高电压的固定档有天然的发热劣势。而利用PPS调到一个合适的电压，可以有效缓解发热。更重要的是，PPS还可以充分调动一些手机上配备的能提高充电效率的硬件，例如电荷泵，最大程度地减少发热，提高功率。

对于充电头来说，PPS档位不是强制要求必须要有的。一个宣称支持PD的充电头，它不一定支持PPS。例如苹果原装20W，它不支持PPS，但不妨碍它能叫做“PD充电头”。如果你需要PPS功能，选购充电头时请务必擦亮眼睛，看清标注，问清客服。

4. PPS是不是包含了各家私有协议？我的手机能使用PPS吗？

有一个流传很广的谣言：“PPS包含了各家私有协议”，像下面这张随处可见的图就是典型的以讹传讹：

而实际情况嘛，一试便知……当今快充行业依然处于极度的撕裂状态。

为什么会传出这样的谣言？原因出在造谣者对USB-IF未来路线的误读。USB-IF的真正策略是用PPS去收编各家私有协议，让它们放弃自建的快充框架，收归到PPS的框架下面，这样只需一个PPS充电头，就能兼容各家私有协议。同时，USB-IF不干涉各家私有的调度策略，这样私有协议依然能保持自己的独特优势。

高通的QC4、QC4+、QC5，联发科的 PE 4.0（已废弃）都是在PPS框架上重新搭建的。尽管如此，市面上仍然存在大量游离于PPS外的私有协议。华为、OPPO等依然延续私有协议，不兼容PPS；小米、iQOO等私有协议尽管基于PPS，但它们魔改了部分电流限制，并且选择“公车上锁”，把PPS变成私有协议，且限制公有PPS的功率。

我的手机能使用PPS吗？这个问题的最佳答案是：问手机厂商。一般来说：

△苹果产品目前全系不支持PPS；
△三星新近机型引入了PPS支持（SFC），Galaxy S21系列已经支持25W PPS，预计未来机型会支持45W或更高功率；
△小米从小米6（系统OTA）开始引入PPS支持，现在机型广泛支持PPS，但根据机型不同，有相应的功率限制；
△魅族从魅族16Xs开始支持PPS，取消附赠充电头后，当前机型对PPS有着良好支持；
△部分游戏手机（如红魔、黑鲨、拯救者等）对PPS有良好支持。

5. PPS的挡位都有什么用？

USB PD规范里规定了四个标准的PPS挡位：

充电头制造商可以根据自己的需要自定义具体的电压和电流范围，最大电流为5A。

分这么多挡位，具体都有什么用呢？我们假设手机单颗电芯的最大充电电压为4.5V（实际上约为4.45V），在理想情况下：

①假如手机电池是单电芯，那么它的最大充电电压就是4.5V。要想对它进行直充，厂商可以使用3.3-5.9V挡位。

②假如手机是双电芯，那么它的最大充电电压就是4.5 × 2 = 9V。要想对它进行直充，可以使用 3.3-11V挡位。

③假如手机是单电芯，但使用了电荷泵，能将输入的电压降到一半。那么它的最大充电电压就是4.5 × 2 = 9V。这时也能使用 3.3-11V挡位。

④假如手机既是双电芯，又使用了电荷泵，那么它的那么它的最大充电电压可以来到4.5 × 2 × 2 = 18V。这时可以选用3.3-21V挡位。

例如说，已知红米Note 11 Pro+支持100W的公有PPS，又知道它是双电芯+电荷泵架构，也就是④的情况，那么用户在选购第三方充电头的时候，若充电头支持 3.3-20V（或21V）5A的 PPS 输出，只要没有奇怪的兼容性问题，那么理论上这台手机就能达到理想的第三方充电速度。而相反，假如充电头没有 3.3-20V 的挡位，那么可能充电效果就不是特别理想。

另外，小米12 Pro的单电芯120W采用4:1电荷泵技术，使用的是3.3-21V 6A 私有魔改PPS挡位，暂时还没有采用公有PPS协议的类似机型。

6. PPS是怎么给手机充电的？

PPS如同一箱乐高积木，能搭成啥样子取决于手机厂商自己的想法。不同的调度策略画出来的曲线千奇百怪。但万变不离其宗，PPS有三种基本模式：恒压模式、限流模式和恒功率模式。最常用的是前两个模式：

○恒压模式：这个好理解，就是设置一个输出电压，并且让电压恒定在这个值上，直到下一次调整为止。至于电流怎样，不管，用电设备自己看着办。

【动图】PPS 恒压模式

○恒流模式：手机和充电头商量好一个电流上限，当设备试图抽取的电流大小超出这个限制时，充电头会自动调整输出电压，使得电流维持在这个限值。这个时候不需要手机发送请求去调整电压，充电头会自己动。这个模式在直充方案和电荷泵方案经常会用到，可以榨干手机的充电速度。

【动图】PPS 限流模式

○恒功率模式：当充电头输出功率即将超过额定功率会触发。充电头通过限制电流或电压，使得输出功率不超出额定功率。恒功率是充电头选配特性，有的充电头会采用别的过功率保护机制。

7. PPS和QC4, QC5有什么区别？

这事说来话长，还得牵扯到高通和USB-IF的明争暗斗。我会在接下来的充电简史系列中详细描述这段大戏，敬请期待(好坑我挖)。

但对于普通消费者而言，不需要深入了解 QC4、QC5 与 PPS之间的区别，只需要知道：QC4和QC5本质上都是采用PD PPS框架，更多的技术专利是在手机端的电源芯片和调控算法上。只要手机支持，并且功率和挡位匹配，使用常规PPS充电头就能激发QC4、QC5充电。

#玩机技巧#
#充电头#