那么,到底什么是快充技術(shù)呢?想要理解快充技術(shù),必須先清楚鋰離子電池的一般充電過程。其充電過程可以分為以下三個部分:預(yù)充、恒流、恒壓。舉個例子,比如先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V先進行預(yù)充電,充電電流為設(shè)定電流的1/10,電壓升到3V后,進入標(biāo)準(zhǔn)充電過程,以設(shè)定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時,充電結(jié)束。irnesmc
圖:鋰離子電池充電過程irnesmc
而快速充電的定義則是,手機充電過程中根據(jù)電池電壓、電量和溫度等參數(shù)動態(tài)請求充電器調(diào)整輸出電壓和電流的方法。現(xiàn)在的手機快充技術(shù)可以分為兩類:一是提高電流;二是提高電壓。提高電流方案的大概思路就是把充電線加粗、充電線纜線路由普通的4針或5針擴充為7針等,充電線路變粗,電阻變小,電流提高。OPPO VOOC閃充技術(shù)是這一類技術(shù)的典型代表。提高電壓可以理解為在充電頭處升完電壓之后,在手機集成電路再降下來,再輸入到電池中。總而言之,快充技術(shù)本質(zhì)就是在一定限定條件下,盡可能提高到達電池的電壓或電流,從而提高輸入功率。irnesmc
1、 OPPO VOOC閃充技術(shù)irnesmc
VOOC閃充技術(shù)是“低電壓高電流”快充方案的典型代表。眾所周知,高電流同樣會導(dǎo)致手機發(fā)燙從而產(chǎn)生安全隱患。而VOOC閃充技術(shù)創(chuàng)新性的將充電控制電路移植到了適配器端,也就是將最大的發(fā)熱源移植到了適配器。這樣控制電路在適配器,而被充電的電池在手機端,充電時手機發(fā)熱得以很好的解決。 第一代的VOOC充電器體積極大而且充電線接口處還有斷掉的危險。好在隨著技術(shù)的進步第二代VOOC mini充電器已經(jīng)問世。其體積已然同標(biāo)準(zhǔn)USB充電器相當(dāng),便攜性極高,安全性也得到了完美的保證。VOOC技術(shù)最大的缺點在于其只適用于OPPO一家的產(chǎn)品,兼容性較差。irnesmc
VOOC閃充系統(tǒng)中有兩樣與眾不同的硬件設(shè)計——7針micro USB接口和8金屬觸點電池以及相對應(yīng)的內(nèi)部MCU電路。電池部分可以理解為一個普通兩塊電池形成的串聯(lián),按照輸出為5A算,VOOC閃充就相當(dāng)于是在分別用2.5A的電流給這兩塊電池充電。為了更好的對充電流程進行控制 (比如控制電路需要實時監(jiān)測電池電壓、溫度等),OPPO特別在適配器端加入了智能控制芯片MCU,適配器端實現(xiàn)了充電控制電路,智能控制充電的整個流程。irnesmc
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代表芯片:VOOC閃充MCU智能芯片irnesmc
2、高通QC快充技術(shù)irnesmc
高通QC快充技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的快充技術(shù),主導(dǎo)著手機市場。高通QC快充技術(shù)從2013年推出QC1.0至今已經(jīng)發(fā)展到QC4.0。irnesmc
QC1.0時代:突破了USB-IF關(guān)于USB Battery Charge 1.2協(xié)議1.5A的電流上限,將電流提升到2A,相比老的傳統(tǒng)充電器,充電時間縮短40%。irnesmc
代表芯片:驍龍600irnesmc
QC2.0時代:相比起舊有標(biāo)準(zhǔn),QC2.0劃時代的改變了充電電壓,從保持了多年的常規(guī)的5V提升至9V/12V/20V,這意味著一臺高電壓充電器可以適配更多設(shè)備,而且可以抵消劣質(zhì)充電線和較長充電線帶來的電壓損耗,從而保證充電的效率。與QC1.0保持相同2A電流下可實現(xiàn)18W大功率電力傳輸,大大縮短了充電時間。 irnesmc
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增大電壓,功率是上去了,效率卻下降了。電壓每提高一檔,效率約下降10%,這些能量大部分轉(zhuǎn)化為熱量,所以20V電壓檔幾乎就沒人用了,只保留了5V、9V、12V三個檔。即便如此還是熱的不行,高通也覺得5V到9V步子邁的太大,有點扯到蛋,于是可以以0.2V為單位不斷調(diào)節(jié)直到找到最合適的電壓,多大的電壓最合適?高通有自己獨特的電壓智能協(xié)商(INOV)算法,這就是QC3.0。irnesmc
代表芯片:驍龍200/410/615/800/801/805/810irnesmc
QC3.0時代:在QC2.0 9V/12V兩檔電壓基礎(chǔ)上,進一步細(xì)分電壓檔,采用最佳電壓智能協(xié)商(INOV)算法,以200mV為一檔設(shè)定電壓并可自適應(yīng)調(diào)節(jié),最低可下探至3.6V最高電壓20V,并且向下兼容QC2.0。由于全面使用了Type-c接口取代原來的MicroUSB接口,最大電流也提升到了3A,因為電壓更低所以效率提升最高達38%,充電速度提升27%,發(fā)熱降低45%。irnesmc
代表芯片:驍龍820/653/652/650/626/617/430/427irnesmc
QC4.0時代:提升功率至28W,并且加入USB PD支持。取消了12V電壓檔,5V最大可輸出5.6A,9V最大可輸出3A,并且電壓檔繼續(xù)細(xì)分。irnesmc
代表芯片:驍龍835 irnesmc
QC4.0+時代:主要改進:雙充功能,智能熱平衡和高級安全功能。雙充裝置內(nèi)置一個電源管理集成芯片,可以將電流分成兩半,使芯片散熱速度加快,減少充電所需時間。智能熱平衡功能能夠自動讓電流選擇雙充中溫度較低的路徑,讓設(shè)備在快速充電的同時保持低溫。irnesmc
圖:一張圖看懂高通QC快充技術(shù)irnesmc
3、聯(lián)發(fā)科Pump Express快充技術(shù)irnesmc
Pump Express技術(shù)與高通QC2.0雖在實現(xiàn)方式上有所不同,卻有異曲同工之妙。高通QC2.0是通過USB端口的D+和D-來個信號實現(xiàn)調(diào)壓,而聯(lián)發(fā)科的Pump Express快充技術(shù),是通過USB端口的VBUS來向充電器通訊并申請相應(yīng)的輸出電壓的。QC2.0是通過配置D+和D-電壓的方式來通訊,Pump Express是通過VBUS上的電流脈沖來通訊,但最終的目的是提升充電器的電壓到5V,7V,9V。irnesmc
聯(lián)發(fā)科Pump Express 3.0是全球首款采用了USB Type-C接口直接充電的快充方案,電源的電流直接傳送至電池,省去了普通快充方案所需的充電線路,這樣做將直接降低手機充電時的溫度,聯(lián)發(fā)科官方消息稱,Pump Express 3.0比Pump Express 2.0的功率減少50%! irnesmc
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代表芯片:Helio P10芯片(Pump Express2.0)、Helio X10芯片(Pump Express)、Helio P20芯片(Pump Express 3.0)、Helio X20芯片(Pump Express 3.0)。irnesmc
4、TI的maxcharge技術(shù)irnesmc
盡管德州儀器已經(jīng)退出了手機芯片市場,但顯然其沒有完全放棄。TI推出了maxcharge技術(shù),高通QC2.0和聯(lián)發(fā)科的Pump Express,以及TI自身的高性能充電管理做了一次整合,比較有代表性的方案有BQ25895,其最大充電電流可達5A,最大輸入電壓14V,可以很好地支持QC2.0和Pump Express標(biāo)準(zhǔn)的充電器。我們對TI提供的BQ25890 demo板實測,在4A充電時,芯片溫度達55度左右(在環(huán)境溫度25度下測試),差不多有30度的溫升,這如果放在手機內(nèi)部,將會是一個重要的熱源。irnesmc
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代表芯片:BQ25601、BQ25600與BQ25700A等產(chǎn)品系列。irnesmc