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手機(jī)快充大一統(tǒng) USB PD 3.0功不可沒

2017-02-20
關(guān)鍵詞: 智能手機(jī) 電池 快充

智能手機(jī)的普及,加上處理器、屏幕等高耗能硬件的極速更新,使得智能手機(jī)需要更強(qiáng)大的電池作為支撐。如今似乎所有手機(jī)硬件都在飛速質(zhì)變發(fā)展,但偏偏手機(jī)電池技術(shù)沒有實(shí)質(zhì)性的更新?lián)Q代。為了保證手機(jī)長時(shí)間運(yùn)行所需要的電能,不少廠商都內(nèi)置了大容量的電池,但電池容量的增大會(huì)導(dǎo)致手機(jī)充電時(shí)間的增多,因此廠商對(duì)充電技術(shù)進(jìn)行了研究,曲線救國的快充因此誕生。

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如今快充已經(jīng)演變成了一項(xiàng)智能手機(jī)的必備功能,比較流行的方案有高通QC、聯(lián)發(fā)科PEP、OPPO VOOC、華為FCP/Supercharge、USB PD等。雖然同是對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行快速充電,但原理不盡相同,家里堆滿手機(jī)充電頭已是司空見慣的現(xiàn)象,不少手機(jī)品牌的快充頭并不通用。

手機(jī)快充大一統(tǒng) USB PD 3.0功不可沒

為了規(guī)范快充標(biāo)準(zhǔn),USB-IF(USB標(biāo)準(zhǔn)化組織)不久前發(fā)布了USB PD 3.0的重要更新,旨在一統(tǒng)快速充電技術(shù)規(guī)范的PPS(Programmable Power Supply),以實(shí)現(xiàn)對(duì)高通QC4.0/3.0、聯(lián)發(fā)科PE3.0/2.0、華為/OPPO等方案的收編,并且不允許USB接口通過非USB PD協(xié)議進(jìn)行電壓調(diào)整。如果廠商都把各自的快充協(xié)議寫進(jìn)PPS規(guī)范里頭,那以后支持快充的手機(jī),理論上使用其他手機(jī)品牌的快速充電頭(PPS規(guī)范)也能實(shí)現(xiàn)快充。

現(xiàn)存手機(jī)快充協(xié)議簡述

如今支持快充的手機(jī)越來越多,但這當(dāng)中主要分為兩大解決方案:1.高壓低電流快充 以及2.低壓大電流快充。采用第一種解決方案的常見有高通QuickCharge、聯(lián)發(fā)科PEP、華為FCP等等,而第二種則有OPPO的VOOC以及華為的SuperCharge。而USB-PD協(xié)議則包含了高壓、低壓兩大部分。

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眾所周知,P=UI,提升充電功率無非是增大電流或者電壓,或者兩者都增大。但電壓與電流都不能無限制地隨意增大,因?yàn)閮烧叨紩?huì)帶來手機(jī)明顯的發(fā)熱。

手機(jī)快充大一統(tǒng) USB PD 3.0功不可沒

第一種高壓低電流的快充是在充電過程中提升充電電壓(7-20V左右)來提升充電功率,無快充手機(jī)充電過程一般是先將220V電壓通過充電頭降至5V,手機(jī)內(nèi)部電路再把5V電壓降至4.2V然后把電量輸送給電池。整個(gè)降壓過程中會(huì)產(chǎn)生熱能,而高壓低電流快充則是將5V充電頭輸出電壓提升至7-20V,在手機(jī)內(nèi)部則再把電壓降為4.2V,整個(gè)充電過程機(jī)身會(huì)產(chǎn)生更多熱能,充電器、手機(jī)都會(huì)有明顯的發(fā)熱,不利于充電效率的提高。

手機(jī)快充大一統(tǒng) USB PD 3.0功不可沒

低壓高電流(左)與高壓低電流(右)快充發(fā)熱對(duì)比

第二種低壓高電流的快充是在電壓一定(4.5V-5V)的情況下,增加電流,一般使用并聯(lián)電路的方式進(jìn)行分流,恒定電壓下,進(jìn)行并聯(lián)分流之后每個(gè)電路所分擔(dān)的壓力越小,在手機(jī)中也進(jìn)行同樣處理的話,每條電路所承受的壓力也就越小。比如VOOC閃充就通過增加充電線纜的線路數(shù)量/USB端口觸點(diǎn)的數(shù)量來增強(qiáng)大電流的承載能力。而華為SuperCharge快充原理同樣相類似。避免機(jī)身內(nèi)部“高壓到低壓”轉(zhuǎn)換帶來的高發(fā)熱。

USB PD 3.0:同時(shí)覆蓋高壓低電流、低壓大電流

USB PD 3.0規(guī)范了電壓輸出范圍:3.0V~21V,步進(jìn)調(diào)幅電壓為20mV。

這當(dāng)中就包含了低壓/高壓兩個(gè)部分,而綜合以往的PD協(xié)議電流數(shù)據(jù)看來(1.5A、2A、3A和5A),此次的USB PD 3.0將能同時(shí)實(shí)現(xiàn) 高壓/小電流、低壓/大電流 兩種快充方案,加上電壓調(diào)幅步進(jìn)為20mV,整體思路融合了像高通QC快充的高壓低電流(同樣以步進(jìn)調(diào)幅電壓保證充電效率)與VOOC閃充的低壓大電流 兩種方案。

手機(jī)快充大一統(tǒng) USB PD 3.0功不可沒

簡而言之,USB PD 3.0吸取了目前快充的精華,重新整合成一套“大而全”的快充方案,以實(shí)現(xiàn)手機(jī)快充大一統(tǒng),所有支持快充的手機(jī)都可以通過一個(gè)支持PPS技術(shù)的充電器實(shí)現(xiàn)快充。重回那個(gè)一個(gè)充電器所有手機(jī)都不怕的時(shí)代。目前,USB PPS已和我國工信部泰爾實(shí)驗(yàn)室達(dá)成共識(shí)。同時(shí),谷歌在最新的Android 7.0 OEM規(guī)范中強(qiáng)調(diào):使用USB接口的手機(jī),快充技術(shù)必須支持USB PD。

理論上這么美好,PD3.0會(huì)在2017年普及嗎?

正如Google所規(guī)范的安卓系統(tǒng)必須采用屏內(nèi)三大金剛虛擬按鍵一樣,USB PD 3.0或許也難以普及,各大廠商依然會(huì)選擇自己認(rèn)為最好的快充方案,畢竟一方水土養(yǎng)育一方人,一方水土造就一方人的習(xí)性(說得那么高端還不是因?yàn)槔骊P(guān)系,好了再深一層不說了)。而USB PD 3.0就如九年義務(wù)教育一般,給那些對(duì)快充無從下手,或者剛進(jìn)入手機(jī)領(lǐng)域的新手廠商提供的一套標(biāo)準(zhǔn)方案(當(dāng)然,各位地主們還是會(huì)推廣自家的快充技術(shù)的)。

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即使谷歌規(guī)定了搭載Android 7.0的手機(jī)如果標(biāo)準(zhǔn)USB接口,其快充必須基于USB PD,但小編猜測(cè)只會(huì)有小部分機(jī)型遵循這一規(guī)定,大部分還是各自適配各自的。另外,市面上支持PPS技術(shù)的第三方手機(jī)充電器還真沒幾個(gè),因此也難以在2017年快速普及。

USB PD 3.0普及了會(huì)帶來什么?

毫無疑問,USB PD 3.0的普及對(duì)用戶來說都是一件好事,如今五花八門的快充技術(shù)都由廠商自行研發(fā),實(shí)現(xiàn)快充的條件苛刻,手機(jī)、充電器、數(shù)據(jù)線一一對(duì)應(yīng),缺一不可。而USB PD 3.0的普及則可以擺脫這一窘境,所有不同品牌的手機(jī)、不同品牌的快充充電器與數(shù)據(jù)線都將實(shí)現(xiàn)通用。再也不用滿屋找充電器和數(shù)據(jù)線了。


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