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[教程感受] 给你讲讲手机快充技术背后的秘密 [复制链接]

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智豆
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发表于 2018-12-8 14:29:00 |显示全部楼层
从2015年开始智能手机就开始掀起一波快充的浪潮,随后更是得到了快速的发展,从刚开始“无快充不旗舰”到今天的“快充是手机的标配”,就可以看出快充技术的普及有多快了。时至今日,很多手机快充技术相比普及之初都有了很大的变化,今天我们就一起来整理一下,目前手机上应用的快充技术都有哪些。



目前手机上应用的快充技术大体上可以分为“高压低电流”以及“低压高电流”两种,前者的代表是高通的QuickCharge以及联发科的PumpExpress,后者则是OPPO VOOC、一加DASH以及华为SuperCharge。


不过这几家的快充技术基本上都是自家的平台或者是自家产品才可以使用,想要和别家的快充技术通用,目前来说还是难以实现的。苹果则到iPhone 8和iPhone X开始才在移动平台上应用真正意义上的快充技术,此前iPhone标配的都是5V 1A的充电器,只有使用iPad的5V 2.1A充电器时才会有更快的充电速度。而现在iPhone 8/8 Plus与iPhone X上应用的也不是苹果自己开发的快充技术,而是相对通用的USB PC 3.0标准。





在锂电池充电的过程中,其背后就是锂离子从正极排出并快速的嵌入负极,不能造成锂离子的沉积,这个过程越快就意味着充电时间越短。为了加速锂离子的迁移速度,手机行业逐渐流行起了三种快充方案:


A:电压不变,提高电流(低压高电流);

B:电流不变,提升电压(高压低电流);

C:同步提高电流和电压(高压高电流)。




下面,我们就看看智能手机领域是如何在这三种快充方案间取舍沉浮的。

迈过10W的“快充”门槛


在《续航不够?充电太久?先搞明白手机电池的原理吧!》一文中,小编介绍过智能手机电池充电需要经历的三个阶段,恒定电流预充电、恒流调节模式和恒定电压充电。而要想提升锂电池的充电速度,就必须在“恒流调节模式”下加以改进。

以Android系统手机为例,早期产品的电池容量普遍在900mAh~1500mAh之间,而标配充电器的输入参数也多以5V/1A为主,最高可以实现5W的充电功率,完全充满电力需要2.5个小时到3个小时之间。



随着大屏手机开始流行,电池容量也纷纷突破2000mAh大关,但随之而来的则是充电耗时的延长。

以三星第一代Galaxy Note(i9220)为例,这款产品武装了当时最大的5.3英寸屏幕,电池容量也达到了2500mAh,但充电器规格依旧是5V/1A,所以其充电时间长达4.5小时左右。长此以往,当手机电池容量达到3000mAh甚至4000mAh时,难道就必须整宿充电了吗?



高通是最早认识到这个问题的芯片供应商之一。早在2013年高通就提出了“快充”的概念,Quick Charge 1.0(下文简称QC1.0)就此诞生。QC1.0通过提高输入电流来提升充电效率,支持5V/2A即最大10W的充电功率,突破了USB-IF关于USB Battery Charge 1.2协议1.5A的电流上限,符合“低压高电流”方案的定义。同一年,华为在第一代Mate手机身上也引入了“快充”概念,同样支持5V/2A输入,3.5小时以内就可将4050mAh电池充满。

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高通和联发科在2016年分别发布了旗下最新的QC4.0和PE3.0技术,除了兼容USB PD(谷歌强制要求)以外,全部引入了低压高电流快充技术。其中,高通QC4.0取消了12V电压档,最大支持5V/5.6A和9V/3A输出,电压支持以20mV为单位进行微调。



随后发布的QC4.0+则加入了双充装置(通过一个电源管理集成芯片可以将电流分成两半,使芯片散热速度加快从而减少充电所需时间)和智能热平衡功能(自动让电流选择双充中温度较低的路径,让设备在快速充电的同时保持低温)。联发科PE3.0支持的电压范围在3V到6V之间,同样能以20mV为单位进行微调,而输出电流最高可达5A,最高充电功率可达30W。



那么,低压高电流的极限是多少?华为在2016年底推出的荣耀Magic可能就是正确答案。这款手机采用了名为“HUAWEI Magic Power”的快充技术,可以实现最大5V/8A即40W的充电功率!



小提示:能否让快充以“满血”状态进行,对数据线的要求极高。像VOOC闪充只支持原装数据线,而其他快充方案则兼容标Micro USB(高压低电流)或USB Type-C(低压高电流)数据线,只是USB Type-C数据线的品质会决定它能承载多大的电流,购买兼容USB Type-C线时要挑选支持5A输入的。


总之,低压高电流快充方案拥有更高的转化率、发热低、可边充边玩等优势,取代高压低电流已经成了大势所趋,市面上很多高端旗舰已经逐渐猎装这一技术,而QC、PE、FCP等快充技术则逐渐下放到千元级别的入门产品身上,加速快充在整个智能手机领域的普及。


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