QC(Quick Charge)퀵차지란

이 페이지에서는 AC 어댑터에 있어서 QC(Quick Charge) 퀵 차지에 대해 상세히 설명하고 있습니다. 스마트폰 등의 소형 전자 디바이스에 빠른 충전을 가능하게 하는 편리한 충전 방식입니다.

QC(Quick Charge)퀵 차지는 무엇인가요?

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

퀵 차지는 주로 휴대전화 등의 배터리로 작동하는 소형 전자 기기를 기본 USB 규격으로 인정되는 5.0V/2.0A를 초과하는 정격으로 충전할 수 있도록 하는 독자 기술입니다. 이와 같은 AC 어댑터의 급속 충전 방식 분야에서는 MediaTek의 Pump Express 방식이나 Oppo의 VOOC 방식 등 많은 기업들이 독자적인 경쟁 기술을 보유하고 있습니다.

이 프로토콜은 Qualcomm의 SoC를 탑재한 휴대전화 장치를 시작으로 다양한 제조사의 고속 충전 시스템에도 채택되어 있으며, 벽걸이형 AC 어댑터나 차량용 충전기 등에서도 볼 수 있습니다. 참고로, 디바이스와 충전기 양쪽 모두가 QC 충전 방식을 지원하지 않으면 QC 충전을 수행할 수 없습니다.

QC(Quick Charge)퀵 차지의 역사

2012년, USB PD의 공식 발표

2012년, USB 및 무선 USB, USB On-The-Go 등의 보급을 목적으로 설립된 비영리 단체 USB Implementers Forum(USB-IF)은 공식 발표를 통해 USB Power Delivery(USB PD) 규격이 최종 확정되었음을 발표하며, 기기가 지원하는 USB 포트를 통해 최대 100W의 전력을 끌어올 수 있게 되었습니다. 이 획기적인 신기술은 처음으로 Xiaomi의 Mi Mix 3 프로토타입에서 채택되어 17분 만에 1%에서 100%까지의 고속 충전을 실현했습니다.

Quick Charge 1.0 & 2.0의 등장

2013년에 개발된 Quick Charge 1.0은 Qualcomm의 모바일 SoC 시리즈인 스냅드래곤 600 칩셋에만 대응했습니다. 전압은 USB 표준(5V)을 유지하고 있으나, 전류는 2A로 설정되어 BC 1.2의 전류보다 약 1/3 높게 설정되었습니다.

고속 충전의 새로운 표준으로 실제로 인기를 끈 최초의 기술은 Quick Charge 2.0입니다. 이는 앞서 언급한 스냅드래곤의 다양한 버전을 지원했습니다. Quick Charge 1.0과의 주요 차이점은 전류를 최대 2A로 제한하면서 전압은 최대 12V까지 상승시킨다는 점입니다. 이 기술을 개발한 목적은 당시 USB 및 MicroUSB 단자를 연결하는 케이블 대부분이 2.4A 이상의 전류에 대응하지 못했기 때문에 이를 해결하지 않으면 과열사고로 이어질 위험이 있었기 때문입니다(열 손실은 전류 크기 및 저항의 제곱에 비례). Qualcomm은 기존 방식과는 다른 방법을 선택해 단지 전압만을 높이도록 했습니다. 그 결과, 첫 QC 버전에서 최대 전력이 10W(5.0V/2.0A)였던 것에 비해 QC 2.0에서는 18W(12.0V/1.67A)로 향상되었습니다.

또한, Dual Charge(초기에는 Parallel Charging으로 불림)라는 옵션 기능이 도입되어, 두 개의 PMIC를 사용해 전원을 두 갈래로 나누어 디바이스의 온도를 낮추는 방식도 적용되었습니다.

Quick Charge 3.0의 등장

2015년에는 Qualcomm이 Quick Charge 3.0을 개발했습니다. 기본적으로는 Quick Charge 2.0과 동일한 기술을 활용하지만, Quick Charge 3.0과 호환 가능한 디바이스를 사용하면 더 빠른 충전이 가능해졌습니다.

Quick Charge 3.0에서는 INOV(Intelligent Negotiation for Optimal Voltage), 배터리 세이버, HVDCP+(High Voltage Dedicated Charging Port), 옵션으로 Dual Charge+가 도입되었습니다. INOV는 효율을 극대화하면서 최적의 전력 전송을 결정하는 알고리즘입니다. 배터리 세이버는 500회 충방전 후에도 원래의 충전 용량의 최소 80%를 유지하는 것을 목표로 합니다. Qualcomm의 발표에 따르면 Quick Charge 3.0은 Quick Charge 2.0 대비 최대 4~6℃의 온도 저감, 16%의 속도 향상, 38%의 효율 향상을 보였으며, Dual Charge+를 사용하는 경우 Quick Charge 2.0의 Dual Charge 대비 최대 7~8℃의 온도 저감, 27%의 속도 향상, 45%의 효율 향상을 나타낸다고 합니다.

2750mAh의 배터리를 사용한 실험에서는, Quick Charge 3.0을 사용하지 않고 기존의 AC 어댑터(5.0V/1.0A)를 사용할 경우 30분에 고작 12%만 충전할 수 있었지만, Quick Charge 3.0을 사용하면 35분 만에 0%에서 80%까지 충전이 가능했습니다. Quick Charge 3.0은 USB 타입 A, USB 타입 C, Micro USB, 그리고 전용 커넥터까지 지원합니다.

Quick Charge 4.0 및 4.0+의 등장

Qualcomm은 2016년 12월 Quick Charge 4.0과 스냅드래곤 835를 동시에 발표했습니다.

Quick Charge 4는 HVDCP++, 옵션인 Dual Charge++, INOV 3.0, Battery Saver Technologies 2를 탑재하였습니다. USB 타입 C와 USB PD의 양쪽 규격을 지원하며, AC 어댑터나 기기 중 어느 한 쪽이 지원하지 않더라도 USB PD로의 폴백을 지원합니다. 또한, 과열, 과전압, 과전류로부터 보호하는 보안 대책과 케이블 품질 감지 기능이 추가되었습니다. Qualcomm은 Dual Charge++를 사용하는 Quick Charge 4가 Dual Charge+를 사용하는 Quick Charge 3.0 대비 최대 5℃ 저온, 20% 속도 향상, 30% 효율 향상이 있다고 발표했습니다.

그 후, Quick Charge 4+는 2017년 6월 1일 발표되었습니다. Qualcomm은 자율적으로 온도가 낮은 전류 경로를 사용하고 핫스팟을 제거하여 전력 공급을 최적화하는 Intelligent Thermal Balancing 등의 고급 안전 기능을 도입하여, 과열이나 단락, USB 타입 C 커넥터 손상으로부터의 보호를 실현하고 있습니다.

Unifive의 QC 충전기

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