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这些快充技术"专治"电量不足

2016年04月12日



　　智能手机时代，我们目睹了处理器从单核、双核升级到四核、八核，到现在出到十核也不会惊讶；手机摄像头像素从十万级、百万级到千万级的跨越；屏幕的尺寸也是如此，4英寸、5英寸现在6英寸以上的也是一抓一大把。

　　但唯一遗憾的是，手机电池方面的技术革新依然缓慢，电池续航能力不足以满足用户日常使用，仍旧是制造商最大的痛处。对于这个短板，此前手机厂商普遍的做法是在手机厚度、重量极尽平衡的前提下配备大容量电池，但这毕竟很有限。不过随着近两年另辟蹊径的快充技术的诞生，似乎让整个业界看到了希望，在一番探索之后，众多手机快充解决方案应运而生。

　　那么，手机是如何做到快速充电的呢它是如何实现，是否安全？又有哪些种类？未来发展又会有哪些技术革新？今天我们就来逐一来解答这些问题。

　　如何实现快速充电？



　　我们先来看一下决定充电效率的物理公式：能量W（可以看成是电池容量）=功率P×时间T；功率P=电压U×电流I，因此可以看出，在电池容量一定的情况下，功率的大小决定着充电时间的快慢；功率越大，充电时间才会越短。再根据公式功率P=电压U×电流I，可以很容易得出，要想提升充电速度，减少充电时间，可以通过下三种方式来实现：

　　1、在电压不变的情况下提升电流；

　　2、在电流不变的情况下提升电压；

　　3、电压、电流同时提高也可以实现快速充电。

　　对于功率与电流、电压的关系，我们可以打个简单的比方，这就好比你给一个浴缸里注水，提高电压、电流就好比提升单位时间的出水量以及水流速度。当其中的一个参数或者两个参数都提高时，充水效率自然得到提升，浴缸也就很快充满。注满水（充满电）的速度也会有显著的提升。目前不少厂商的快充解决方案都是依靠电压提升（或是同时提升输出电压电流）来实现。

　　主流快充技术分类：

　　以上3种方案是技术上的大前提，但在几经厂商的技术演变之后，我们可以将闪充分为高压快充和低压快充两种大类别。这其中，国产OPPO手机采用的是低压快充（高电流）；芯片商高通Quick Charge、联发科PumpExpress采用的是高压快充方案；还有一个PD充电规范，使用的是电压、电流都提高的方案，但也属于高压快充，它的最大电流限定为5A。

　　低压快充代表：OPPO VOOC闪充



　　最早于2014年上半年提推出的VOOC闪充技术，当时搭载在Find 7手机上，当时有报告称VOOC闪充成为Find 7被用户买单的最大因素。

　　OPPO的VOOC闪充使用的是低电压高电流的方式给智能手机进行快速充电。在保持USB充电固有的5V充电电压的前提下，提升充电电流。这种充电方式的最大好处在于，不仅提高了Android手机的充电速度（相比传统充电速度提高4倍之多。官方声称充电30分钟，可以达到3000mAh的75%）的同时，VOOC闪充还也能减少手机充电时适配器与手机的发热情况，进而闪充性能以及手机安全性都有最直接的保障。

　　高压快充方案：

　　1、高通Quick Charge 3.0


　　高通是快充技术的方案提供方，目前在智能手机的快充技术中，高通的

　　Quick Charge 3.0解决方案各被手机厂商采用较多，应用相对广泛。现在高通QuickCharge已经升级到了3.0版本，要比之前2.0版本的充电效率更高。据高通介绍，Quick Charge3.0首次采用“最佳电压智能协商”算法，在转化效率上有所提升。

　　Quick Charge 2.0仅提供5V、9V、12V和20V这四档充电电压。而升级后的Quick Charge3.0则以200mV增量为单位，可提供3.6V~20V电压进行灵活选择。同时，Quick Charge3.0还能与之前版本的充电器进行兼容，供更多OEM厂商进行选择，这也是高通Quick Charge在智能手机快充中应用广泛的原因之一。

　　体现在所有时间、效率来看，高通称Quick Charge 3.0能在35分钟左右将一部典型的手机从零电量充电至80%，而普通移动终端通常需要花费约一个半小时的时间。

　　2、联发科Pump Express



　　联发科方面也提出了自己的快充解决方案----PumpExpress，它内置于PMIC的电源管理集成电路。它的特点允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压，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。

　　目前有它两种技术规格，输出功率小于10W划分在Pump Express，而输出功率大于15W划分为Pump ExpressPlus。以上联发科的快充方式已经有通嘉、Dialog等电源芯片厂为其配合开发专属电源管理IC。这个解决方案常见与国内以及新兴国家中、低阶智能手机产品市场中。

　　3、USB 3.1 PD



　　近一段时间在手机圈比较火的USB Type-C，除了数据接口以及传输速率上的改变外，其实还提升了自己的供电能力（USB PowerDelivery Specification，简称USB PD），Type-C目前最大可以支持连接20V/5A的供电。随着未来更多搭载USBType-C（USB 3.1）接口的手机上市，市场前景也很广阔。

　　高/低压快充技术有什么差别，不足之处在哪里？

　　既然都可以达到快速给手机充电的效果，那么高压、低压两种方式的主要区别在哪里？在解释这两种技术的差别之前，我们先了解一下传统的5V/1A慢充是怎样的一个过程。

　　我们国家采用的是民用220V电压，在进行传统的充电时，输入端在经过充电器之后转成5V/1A的充电电流输出。而在这个过程中存在着一次降压转换，所有的能量并不能100%备转换，损失的这一部分能量会变成热。具体就体现在我们使用充电器进行充电时，能够感受到充电器有不同程度的发热现象。

　　而转换成的适合充电的5V/1A电流，又会经过手机内降压电路，转换成4.2V或者4.4V适合给电池充电的电压，进行充电。这个过程中又存在降压转换，也就会有充电时手机会发热的现象。

　　然后我们再回过头来看高、低压快充的差别。

　　高压快充（包括Quick Charge、Pump Express、USB 3.1PD）的转换则是从220V到20V/12V/9V再到4.2V/4.4V，也就是说这种方案会让充电端拥有更高的电压输入到手机降压电路。然后手机降压电路会承受更大的压力进行降压转换，当然这样的转换过程损耗也更多，直接表现为手机充电时机身发热更明显。

　　而OPPO的VOOC闪充低压快充则是从220V直接降至4.2/4.4V。手机充电过程中的所有降压环节，都放在了搭载智能MCU芯片的充电器里完成，它可以直接将220V电流转换成可以直接为锂电池进行充电的4.2/4.4V电流。即充电时不调用手机内的降压电路，所以充电时温升控制良好，不会明显发热。

　　所以良好温升控制又会带来一个显而易见的优势，那就是整个快充的使用体验，也可以说是闪充性能，是非常优越的。在这里可以举一个场景作为例子：比如我们在使用低压闪充为手机充电，可以一边闪充，一边玩游戏，无论玩多大的游戏都不会影响到闪充的工作。而换做高压快充，这样则可能产生两个发热源：一个降压电路工作发热，一个手机工作CPU发热。如此一来，快充只能坚持一会儿，为了让温度保持在安全范围内，手机快充就只能降回普通充电了。


　　OPPO 7pin接口充电线缆

　　普通接口充电线缆

　　当然，每种方案都有自己优势和劣势的地方，就低压充电来说，目前OPPO掌握着大量专利，技术仅限于OPPO自己的产品，对于消费者来说自然有兼容性上的限制。具体的表现是，OPPO手机有自己定制的充电器、8触电电池以及7pin接口充电线缆，如果你换了普通电池，或者换了其他手机的Android数据线，那么闪充也就不起作用了。

　　高/低压快充未来如何发展？

　　既然是快充，那么未来的发展方向自然是比快更快。低压快充方案未来的最大发展瓶颈在电池上。充电器的输出功率可以做到很大，但怎么让电池能够都承受住这么大的电流输入是OPPO接下来需要考虑的。在今年年初的MWC巴塞罗那展览上，OPPO小秀了一把采用低压脉冲算法的全新超级闪充，它在15分钟以内，就将2500mAh电池的手机充满。这可以说是快充技术上的新突破。



　　高压快充方案，除了要解决电池问题外，未来还需要解决快充时所带来的发热问题。假设在高压快充方案下，将充电器输出功率提升到70W，在手机降压电路处的转换损耗按照损失10%来计算，发热将达到7W。而这是一个非常夸张的数字，解决难度不小。

　　小结：

　　毫无疑问，快充是目前能够有效解决智能手机续航问题的最佳方法，也是未来几年手机厂商、方案提供商角逐的主要战场。如果说越来越多的用户开始选择具有快充功能的智能手机，那么接下来，我们要选择的就是那些充电更快、性能更稳定以及兼容性更好的快充手机。这也是整个行业的发展方向。

　　如何判断自己的手机支不支持快充？

　　最后，我们再教大家几个方法去判断自己的手机是否支持快充功能。在这里OPPO手机就不多做解释了。

　　1.看充电器上标识



　　“通信标准YD/T 1591《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》明确规定：手持机充电接口直流输入电压为5V±5%，最大吸收电流为1800mA。因此只要适配器的输出突破这一条件，就都可以算是快充。”

　　2.通过实际记录手机充电时间。根据我自己的使用经验来讲，如果在0~10%的电量时开始充电，经过半小时左右时间手机电量可以基本恢复到60%左右的，基本可以判断你的智能手机是具备快充能力的。

　　3.另外，你还可以去去相应手机的官网查询以及咨询客服，当然线下销售人员也是可以的。

【纠错】[责任编辑:徐一嫣]