QC(Quick Charge)퀵차지란

이 페이지에서는 AC 어댑터에서의 QC(Quick Charge) 퀵차지에 대해 자세히 설명하고 있습니다. 스마트폰 등의 소형 전자 기기에 빠른 충전을 가능하게 하는 편리한 충전 방식입니다.

QC(Quick Charge)퀵 차지란 무엇인가요?

퀵 차지란, 이동통신 기술 및 반도체 설계를 개발하는 미국 기업 퀄컴(Qualcomm)이 독자적으로 개발한 배터리 충전 프로토콜로, 주로 전원과 통신하여 전압을 협상함으로써 USB를 통해 공급되는 전력을 관리하는 데 사용되는 기술을 말합니다.

퀵 차지는 주로 휴대폰 등 충전식 배터리로 작동하는 소형 전자기기를, 기본 USB 규격에서 허용된 5.0V/2.0A를 초과하는 정격으로 충전할 수 있도록 한 독자적인 기술입니다. 이 분야의 고속 충전 방식에 대해서는 Media Tech의 Pump Express 방식이나 Oppo사의 Voop 방식 등 여러 기업이 독자적인 경쟁 기술을 보유하고 있습니다.

이 프로토콜은 퀄컴의 SoC를 탑재한 휴대전화 디바이스를 비롯해 다양한 제조사의 고속 충전 시스템에도 채택되어 있으며, 벽걸이형 AC 어댑터나 차량용 충전기 등에서 볼 수 있습니다. 단, 디바이스와 충전기 양쪽 모두 QC 충전 방식을 지원하지 않는 경우, QC 충전은 불가능합니다.

QC(Quick Charge)퀵 차지의 역사

2012년, USB PD 공식 발표

2012년, 유니버설 시리얼 버스(USB) 및 무선 USB, USB On-The-Go 등을 촉진하기 위해 설립된 비영리 단체 USB Implementers Forum(USB-IF)은 공식 발표를 통해 USB Power Delivery(USB PD) 규격이 최종 결정되었음을 발표하였고, 이를 통해 지원되는 USB 포트를 통해 최대 100W의 전력을 공급할 수 있게 되었습니다. 이 획기적인 신기술은 최초로 Xiaomi사의 Mi Mix 3 프로토타입에 채택되어 17분 만에 1%에서 100%까지 고속 충전을 실현하였습니다.

Quick Charge 1.0 & 2.0 등장

2013년에 개발된 Quick Charge 1.0은 퀄컴의 모바일 SoC 시리즈인 스냅드래곤 600 칩셋에서만 지원되었습니다. 전압은 USB 표준인 5V를 유지했지만, 전류는 2A로 설정되어 기존 BC 1.2 기준에 비해 약 3분의 1 높은 수준이었습니다.

고속 충전의 새로운 표준으로서 큰 인기를 얻은 것은 Quick Charge 2.0이었습니다. 이는 위에서 언급한 스냅드래곤의 여러 버전을 지원하였으며, Quick Charge 1.0과의 주요 차이는 전류는 최대 2A로 제한되었지만, 전압은 최대 12V까지 상승했다는 점입니다. 이 기술이 개발된 이유는 당시 USB 및 Micro USB 단자를 연결하는 케이블 대부분이 2.4A 이상의 전류를 지원하지 않았기 때문에, 이를 해결하지 않으면 과열사고로 이어질 우려가 있었기 때문입니다. (열 손실은 전류 크기와 저항의 제곱에 비례하기 때문에.) 퀄컴은 기존 방식과 다른 선택을 하여 단순히 전압만을 상승시키는 방식으로 대응했습니다. 결과적으로 첫 번째 QC 버전에서는 최대 전력이 10W(5.0V/2.0A)였던 것에 비해, QC 2.0에서는 18W(12.0V/1.67A)가 되었습니다.

또한, Dual Charge(당초에는 Parallel Charging이라 불림)라 불리는 옵션 기능이 도입되어, 2개의 PMIC를 사용하여 전원을 두 개의 흐름으로 나누어 디바이스의 온도를 낮추는 대책도 취해졌습니다.

Quick Charge 3.0 등장

2015년에는 퀄컴이 Quick Charge 3.0을 개발하였습니다. 기본적으로는 Quick Charge 2.0과 유사한 기술을 활용하면서도, Quick Charge 3.0과 호환 가능한 디바이스를 통해 더욱 빠른 충전이 가능하게 설계되었습니다.

Quick Charge 3.0에서는 INOV(Intelligent Negotiation for Optimal Voltage), 배터리 세이버, HVDCP+(High Voltage Dedicated Charging Port), 옵션 기능인 Dual Charge+가 도입되었습니다. INOV는 효율을 극대화하면서 최적의 전력 전달을 판단하는 알고리즘입니다. 배터리 세이버는, 충전 및 방전을 500회 반복한 후에도 배터리의 원래 용량의 최소 80%를 유지하는 것을 목표로 하고 있습니다. 퀄컴 발표에 따르면, Quick Charge 3.0은 Quick Charge 2.0에 비해 최대 4~6℃ 온도 저하, 16% 속도 향상, 38% 효율 향상이 이루어졌으며, Dual Charge+를 사용하면 Dual Charge를 사용한 Quick Charge 2.0과 비교해 최대 7~8℃ 온도 저하, 27% 속도 향상, 45% 효율 향상이 이루어진다고 합니다.

2750mAh 배터리를 사용한 실험에서는, Quick Charge 3.0을 사용하지 않고 기존 AC 어댑터(5.0V/1.0A)를 사용할 경우 30분 내 겨우 12% 밖에 충전되지 않았지만, Quick Charge 3.0을 사용할 경우 35분간 0%에서 80%까지 충전이 가능했습니다. Quick Charge 3.0은 USB 타입 A, USB 타입 C, Micro USB, 전용 커넥터에도 대응하고 있습니다.

Quick Charge 4.0 및 4.0+ 등장

퀄컴은 2016년 12월, Quick Charge 4.0과 이를 지원하는 스냅드래곤 835를 동시에 발표했습니다.

Quick Charge 4는 HVDCP++, 옵션 기능인 Dual Charge++, INOV 3.0, Battery Saver Technologies 2를 탑재하고 있으며, USB 타입 C 및 USB PD 양쪽의 사양에 대응하고 있습니다. 어댑터나 장치 중 어느 하나라도 미지원인 경우 USB PD로 전환하는 기능도 갖추고 있습니다. 더불어 과열, 과전압, 과전류로부터의 보호 대책이나 케이블 품질 감지 기능도 추가되었습니다. 퀄컴 발표에 따르면, Dual Charge++를 사용하는 Quick Charge 4는 Quick Charge 3.0에서 Dual Charge+를 사용한 경우와 비교해 최대 5℃ 온도 저하, 20% 속도 향상, 30% 효율 향상이 이루어진다고 합니다.

이후 2017년 6월 1일에는 Quick Charge 4+가 발표되었습니다. 퀄컴은 자동으로 온도가 더 낮은 전류 경로를 사용하는 Intelligent Thermal Balancing 등 고도의 안전 기능을 도입하여, 과열이나 단락, USB 타입 C 커넥터 손상으로부터 디바이스를 보호하고 있습니다.

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