手机快充技术整理
快充分类
虽然高通、MTK、华为、OPPO 等品牌有自主快充技术,但是主要分为两种[1]:高压快充和低压快充。
高压快充
适配器输出 9V,电流 2 安培,到了手机需要转换成电池电压(比如 4.0V),输入到电池的电流可能也只是 4 安培。这个时候电池接收到的功率同样是 4.0*4=16 瓦,但适配器输出的功率是 9 伏* 2 安培= 18 瓦。另外 18-16=2 瓦的功率全部在高压转换成低压的工程中变成了热量,这样就会导致机身发热。通常我们称 16/18 这个值为电平转换效率,而且同条件下充电电压越高,转换效率越低,发热量也就越大。
高压快充的优点:兼容性高,理论上一个万能的识别芯片可以同时支持所有的高压快充;对线材要求小,线损低。
缺点:为了达到最大兼容性,充电芯片内置在手机里,无论怎么提高效率也还是会有不小的发热;压差越大转换效率越低。
低压快充
适配器通过 USB 线输送电流到手机时,输出端的电压跟手机内部电池电压基本保持一致,举例:现在电池电压是 4.0V,那适配器端的电压也就是 4.0V 多一点(考虑线损)。所以无需通过任何的转换电路,4 安培的电流可以全部没有损失的注入电池。总的充电功率就是 4.0*4=16瓦(当然这里的安全保护电路是最基本的东西)。因为没有电压转换的过程,所以充电过程中仅有很少的功率转化为热量(电流经过导体会有 I2*R 的发热),这也是 Dash 闪充可以边玩边快充的原理,当然如果在高温环境下玩一些大型游戏时手机热量上升,为了电池的安全也会将充电电流降下来。
低压快充的实现思路[2]是这样的,要让手机的充电速度变快,于是要增大充电功率;增大充电功率会使当时的充电IC的发热增大到无法接受,那就多用几个,把它放在充电器里,直接用数据线承接直通电池的电流;直通电池的电流太大了,压降太高,普通Micro USB数据线无法承受,那就用加了几个针脚的非标准数据线,在充电器里内置线补;普通单块电池承受不了这么大的充电倍率,那就在设计电池的时候牺牲寿命换取充电速度,同时采用双电池设计。
现存快充协议
高通QC协议
QC1.0: 电压电流提升至5V2A,充电时间缩短40%
QC2.0: 改变了充电电压,提升至9V/12V/20V,实现18W大功率传输,旧线材可通用
但是效率下降,发热严重
QC3.0: 在QC2.0 9V/12V两档基础上,细分电压档,以0.2V为一档,采用INOV算法
最低可下探至3.6V最高电压20V,向下兼容QC2.0。使用Type-C接口取代Micro USB。
QC4.0: 提升功率至28W,加入USB PD支持,取消了12V电压档,5V最大可输出5.6A,
9V最大可输出3A,并且电压档继续细分以20mV为一档。
联发科Pump Express快充
Pump Express快充技术是由内置于PMIC的电源管理集成电路和DC壁式充电器组成的。它有几个亮点:Pump Express技术允许充电器根据电流决定充电时候所需的初始电压,由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的Vbus传送给充电器,充电器依照这个指令调变输出电压,电压逐渐增加至高达5V 达到最大充电电流。
OPPO VOOC闪充
它的充电器配备有有专门的智能芯片,采用MCU单片微型计算机来取代传统充电电路中的降压电路,这颗MCU芯片可以识别你采用的充电器、充电线、接口等是否匹配VOOC闪充,匹配上了才可以开启VOOC闪充。这样做的好处就是能够最大限度的保证设备的安全,但是也带来了一定的局限性。目前采用这种快充方案除了OPPO自家在使用,一加手机上Dash闪充也是如此。经过近几年的技术累积,OPPO在VOOC闪充的基础上将充电功率翻番,推出了SuperVOOC超级闪充技术。
华为快充技术
目前,华为自家最新的快充技术已从之前的FastCharge(FCP)更迭至了SuperCharge(SCP),而SuperCharge快充技术可以说是全球最快/兼容性好的快充代表之一,兼容PD和高通QC协议。通过华为手机内置了一颗专门用于电源管理的IC芯片,智能识别不同充电器和数据线,匹配最佳快充方案。
此外,它还能通过直充SCP协议,实现手机与充电器的实时通信,并且还能根据充电过程的电压需求,智能协调充电过程中最高效的电压和电流,避免带来不必要的效率损耗。
PD快充技术
PD快充技术是USB的标准化组织推出的一个快速充电的标准。我们都知道手机充电都是通过USB接口充电的,所以USB标准化规定必须通过USB PD协议来调节电压和电流。该项标准也得到了谷歌的支持,其规定必须通过USB PD协议才可以使用快充,这样一个条款说它霸道也不为过。
作为快充协议,PD协议还有着天然的优势,PD标准可支持5V、9V、12V、15V、20V等多档电压,并能够根据手机、平板、笔记本等不同设备的需求来智能匹配电压。也就是说,你只要带上一个PD快充头,就可以给你的多部支持PD快充协议的设备进行充电,这也是其他快充协议所无法比拟的。