快充科普:聊聊主流快充技术有何优劣?

2019-07-12 13:38:42 来源:中关村在线
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现在人们都是手机不离身的状态,有时候在外边没电了就会很不方便。这个时候,一个行业就诞生了——共享充电宝。共享充电宝有个通病,那就是充电效率慢,非常慢,经常要拿着一个板砖似的充电宝在手里很久,才充进去一点电,麒麟臂都能练出来了。
  
充电宝充电速度,很大程度上取决于充电宝和手机的快充协议是否兼容。
 
最开始的USB充电只有500mA的电流,随着智能手机电池容量越做越大,500mA已经远远不能满足智能手机的充电需求,于是手机充电速率提高到5V1A、5V2A直到快充技术的出现。还记得几年前席卷街头巷尾的OPPO R9的广告语“充电五分钟,通话两小时”。这应该就是我们对于快充普及最早的认知。在如今几年的技术革新下,充电5分钟,能做的也就更多了。
 
既然说起快充,那我们就来聊聊目前市场上主流的快充技术和它们的优劣之处。
 
01 什么是快充?
在17年的泰尔论坛2017快充技术标准与应用研讨会上,制定了关于快充的标准:一个由适配器、线缆和终端组成的充电系统,从初始充电状态开始,至充电30分钟,期间进入电池的平均电流大于等于3A或总充电量大于等于电池额定容量的60%的充电方式。
 
02 快充技术分类
目前市面上主流的快充技术大致可分为三种:
高压快充技术:
具体方法是利用充电器把220V市电转化成 12/9/5V 低压,再经过手机内部的充电管理IC进行电路降压至4.4V以下,最后将电储存进电池。这种技术对于线材没有特定的要求,兼容性相对较好。
 
缺点:由于大部分充电管理IC在转化率上只能达到90%左右,剩下的一部分会变成热量耗损掉,也就是说这种充电模式的最大缺点就是发热问题。
 
代表技术:USB PD,高通QC。
 
低压大电流技术:
以低压大电流的方式将能够导致手机发热的充电管理IC搬到充电器,并且以低压+大电流的方式将电直接输送到手机的电池当中,低压大电流的充电方式可以有效改善手机的发热。
 
缺点:需要专门定制的数据线才能实现快充,成本略高、兼容性略差。
 
代表技术:一加DASH,OPPO VOOC闪充,华为SCP(22.5W)。
 
电荷泵充电技术:
手机端有独立负责快充功能的MCU控制器,实时检测并控制充电状态,并与原装的充电器进行通信,按需调整充电器的输出功率。利用电容作为储能单元进行电压变换,其转换效率可以从普通充电IC芯片的89%提升到98%左右,同时还可以使电压减半的同时电流倍增的功能。
 
缺点:成本较高,对手机和充电器设计有额外要求。
 
代表技术:vivo Super FlashCharge,华为SCP(40W)。
 
03 各手机快充标准及兼容性科普
下面,我们来细说一下以上这几个快充技术都用在哪些手机上。
 
USB PD3.0
第一个USB PD版本仅仅支持5V1.5A的充电功率,但是随着几次升级,在如今的USB PD 3.0中USB-PD支持的电压可以从5V到20V,最大充电功率可达100W,基本上能够涵盖市面上的各种手机的充电需求。
  
因此,PD称得上是覆盖最全面的一个快充协议,从手机、掌机甚至是笔记本电脑,使用PD快充协议的设备都不在少数。我们比较熟悉的iPhone(8代及后续产品)就支持PD快充协议,而目前主流的手机绝大部分也都支持这一协议。
 
支持设备:iPhoneXS、iPhone XR、Switch、Matebook等。
 
高通QC
高通QC,全称Quick Charge,是专门为配备骁龙处理器的手机研发的一种快速充电技术。骁龙处理目前占据很大市场,QC是为骁龙处理器专门研发一种相关的快速充电技术。
 
高通QC技术,通过增大电压的方式实现了快速充电。当电压越高的时候,转换效率也就越低,从而损失的功率将会转换为热量,在充电过程种可能会导致手机发热比较严重。但是,这可以在短时间内充入高达50%的电量。
 
到现在为止经历了5个版本的发展。QC3.0常见方案为输出5V2.5A、9V2A、12V1.5A,标称最大输出功率18W。目前的QC4.0提升至最高28W高功率充电。在QC4.0中,高通加入了USB PD的支持,因此可以兼容USB PD的设备。
 
支持设备:搭载骁龙处理器的绝大部分手机都支持QC快充。
 
华为Super Charge
华为SuperCharge是首个获得德国莱茵安全快充认证的手机快充技术。它同时兼容QC2.0、FCP、SCP三种协议,通过直充SCP协议,在不影响手机与充电器的实时通信的同时,还能智能调节电压和电流满足充电过程中电压需求,避免带来不必要的效率损耗。
 
华为的SCP有两个不同的技术。其中一个采用低压大电流技术,功率最高达到22.5W(4.5V 5A)。而最新公布的升级版SCP,功率最高能达到40W(10V,4A),采用的是电荷泵技术。
 
支持设备:华为系列手机。
 
OPPO VOOC闪充
VOOC闪充是OPPO独立自主研发的快速充电技术,通过创新的串联双电芯设计,令充电电压可以实现翻倍,大幅提升充电功率。15分钟充满60%电量,35分钟即可将电量充满,即使出门前临时充电,也能保证充续航。
 
VOOC 3.0是VOOC闪充技术的升级版,主要采用了全新VFC充电算法,大大提升了恒压充电阶段的速度,将整体充满时间缩短 23.8%以上。而在Find X、R17 Pro上使用的Super VOOC技术,更是将充电速率提升到了50W,是目前商用手机充电功率最高的。
 
支持设备:OPPO系列手机。
 
vivo Super FlashCharge
vivo 44W超快闪充采用了转换效率高达97%的电荷泵充电技术,手机端有独立负责快充功能的MCU控制器,实时检测并控制充电状态,并与原装的充电器进行通信,按需调整充电器的输出功率。
 
不过,充电IC都存在电流越高、效率越低的基本特征,即便是转换效率高达97%的电荷泵,在8A的大电流充电状态下也会出现效率衰减,与此同时,热损耗也会增加,受限于整机温升,仅凭单颗电荷泵往往只能实现5分钟左右的8A峰值充电时间。
  
支持设备:iQOO
 
一加Warp(DASH)
一加的Warp快充技术(此前被称之为DASH闪充)也是一个颇为著名的大电流快充方案。充电的时候可以保持手机不会发烫,安全性比较高,速度也是比较快的,不过限于大电流方案的问题,它同样需要专门的数据线才能够支持快充。
 
支持设备:一加系列。
 
09总结
话说回来,今年以来当我们以为快充技术应该的在40-50W上徘徊而无法进一步突破的时候,小米率先曝光了其最新的100W快充技术,不过很遗憾并没有完成量产。就在人们失望之际,vivo站了出来,公布了全新的120W超快闪充技术。而该技术可以使得一款4000毫安的手机在13分钟左右就可以充满,如此的高效率必将深受大家期待。
 
目前120W快充技术已经曝光,相信以友商们也已经在加油蓄力了。不过在追求充电效率的同时,希望早日实现不同协议的兼容性问题。也许未来有一天,随手拿一个充电头,都能给自己的手机实现快充。
 
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