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快充一統(tǒng)難實現(xiàn) 三大標準紛爭不休

2017-07-17
關(guān)鍵詞: 手機 電池 充電 芯片

手機配置不斷攀升、屏幕不斷升級、機身輕薄化,續(xù)航成了首要問題。盡管手機電池容量已經(jīng)在走進4000mAh階段,但是寄希望于電池容量大幅提升并不太現(xiàn)實,于是充電成為了每日任務(wù),甚至有的手機根本無法用上一天,出門忘帶充電寶就注定要失聯(lián)。于是在共享單車走紅之后,共享充電寶也希望在共享經(jīng)濟的浪潮下分得一杯羹。

在充電需求推動下,快捷成為充電技術(shù)發(fā)展的方向。

“快”即快充技術(shù),“捷”即無線充電技術(shù)。

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充電適配器、充電線(USB線)、電池、快充芯片是快速四要素。由于手機通過USB進行充電,而USB規(guī)定的電源電壓是5V,因此傳統(tǒng)適配器的任務(wù)就是把220V的市電轉(zhuǎn)換為手機能夠承受的5V電壓。

充電線的任務(wù)就是負責把電壓/電流從適配器端傳送到手機端,由于目前絕大多數(shù)充電線實際上就是USB線,具備的最大傳送電流也是有限的,因此輸出功率也就有限。如今Type-c接口成趨勢也是因為Type-c在電流上具有優(yōu)勢。

充電適配器屬于AC-DC技術(shù)范疇,而快充芯片其實是對適配器AC-DC芯片和手機端的開關(guān)式充電管理芯片(以 DC-DC技術(shù)為實現(xiàn)手段)的統(tǒng)稱。

快充芯片的任務(wù)是把適配器的5V/9V/12V等電壓轉(zhuǎn)換成電池的電壓,同時按照需要的充電電流精確可控地向電池進行充電。

因此快充的實現(xiàn)就是通過手機跟適配器進行雙向通訊,電源會根據(jù)負載端發(fā)出的指令做出反應(yīng),提高輸出電壓和電流,實現(xiàn)增大充電功率、減小功率損耗的目的,從而實現(xiàn)快速充電。

對不同協(xié)議的兼容、提高功率密度、可靠的控制機制等成為快速充電急需解決的挑戰(zhàn)和難題。

三大陣營混戰(zhàn),標準統(tǒng)一難

適配器與手機端實現(xiàn)通訊成為快充的前提,而協(xié)議不同接口會有所差異。如今快充標準難統(tǒng)一成為一大痛點,既有來自高通、聯(lián)發(fā)科芯片組廠商的協(xié)議,又有來自三星、華為等OEM廠商部署的各自專有協(xié)議,還有從計算機擴散到移送設(shè)備的USB-PD。

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對不同協(xié)議的兼容、提高功率密度、可靠的控制機制等成為快速充電急需解決的挑戰(zhàn)和難題。

高通,Quick Charge

2013年,高通就宣布了快充技術(shù)——Quick Charge 1.0,該技術(shù)是驍龍?zhí)幚砥麟娫垂芾砉δ艿囊徊糠?,充電電流提升到?A,最高可支持10W的充電功率。

2014年Quick Charge 2.0問世,將最大充電功率提升到36W。

2015年底Quick Charge 3.0震撼登場,采用“最佳電壓智能協(xié)商”算法,手機能自動從3.6V-20V電壓中靈活選擇充電電壓,比Quick Charge 2.0提升了38%的效率。

如今,已到了Quick Charge 4.0時代,能在大約15分鐘或更短時間內(nèi),充入高達 50%的電池電量,跟前代Quick Charge 3.0相比,用戶可享受到高達20%的充電速度提升。Quick Charge 4還集成了對USB Type-C和USB-PD的支持,使得業(yè)界最受歡迎的充電解決方案可廣泛的適用于各種連接線和適配器。

盡管市面上搭載驍龍835處理器的產(chǎn)品還寥寥無幾,真正能體驗到Quick Charge 4.0的手機并不多。高通便又迫不及待地推了Quick Charge 4+ 技術(shù)。相比Quick Charge 4.0,Quick Charge 4+迎來了三大升級:充電發(fā)熱降低了約3%;充電速度最高提升15%;充電效能最高提升30%。

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高通QC快充是開山鼻祖,具有邏輯簡單、可靠性好的特點。

聯(lián)發(fā)科,Pump Express

在快充方面,聯(lián)發(fā)科毫不向高通示弱,2014年7月推出自己的快充技術(shù)Pump Express。

Pump Express允許充電器根據(jù)電流決定充電所需的初始電壓,由PMIC發(fā)出脈沖電流指令通過USB的Vbus傳送給充電器,充電器依照這個指令調(diào)變輸出電壓,電壓逐漸增加至高達5V 達到最大充電電流。

2015年5月聯(lián)發(fā)科推出了升級版充電技術(shù)Pump Express Plus,充電器輸出功率超過15W,輸入電壓增加12V、9V 和7V三個高檔位。

2016年P(guān)ump Express 3.0問世,它以大幅提高充電速度為己任,是全球首款采用USB Type-C接口進行直充的快充方案。PE3.0的快充機制從PE2.0時代的“大電壓小電流”換成了“小電壓大電流”,繞過手機內(nèi)部電路,直接給電池充電,有效防止充電時手機發(fā)燙的問題,僅需20分鐘就能將手機電量從0充到70%,比傳統(tǒng)充電快了5倍之多。

聯(lián)發(fā)科PE快充成本最低,這是其最大優(yōu)勢。

OPPO,VOOC

2014年3月,OPPO發(fā)布了其旗艦機型Find 7,其上搭配的快充方式,OPPO稱其為VOOC閃充。

VOOC采用的是小電壓大電流的方式,保持5V電壓不變的情況下,將電流提升到4A-5A,充電功率可達25W,30分鐘即可為3000mAh的電池充電75%。其充電特點在于將控制電路移植到適配器端,減少了手機中的發(fā)熱源。

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2016年,VOOC升級,超級閃充技術(shù)面世,支持傳統(tǒng)的microUSB接口和新型的type-C接口,只需15分鐘即可將2500mAh的電池充滿。

谷歌主導(dǎo),USB-PD

今年,USB-IF組織發(fā)布USB PD 3.0重要更新,推出了名為PPS的快速充電技術(shù)規(guī)范,在規(guī)范中他們明確強調(diào):新版的USB PD 3.0將不允許USB接口通過非USB PD的協(xié)議來進行電壓調(diào)整。

PPS將不允許USB接口通過非USB PD的協(xié)議來進行電壓調(diào)整,這完全是不給90%第三方快充標準留活路,因為絕大多數(shù)快充都都是通過協(xié)同調(diào)整電流電壓來進行快充的。這就逼迫這些快充在自己的標準中加入對USB PD的支持。因此USB PD有一統(tǒng)天下的優(yōu)勢。

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谷歌主導(dǎo)的USB PD協(xié)議可完全實現(xiàn)雙向通訊,電壓、電流值都可以協(xié)商、設(shè)備之間可以協(xié)商、設(shè)備和線纜之間也可以協(xié)商、供電方向也可以切換,基于USB Type-C PD協(xié)議的快速充電方案最高支持100W功率。同時,USB-PD協(xié)議可以支持一些擴展模式,依靠USB Type-C連接機制供電,可以兼容USB2.0、USB3.1。

USB PD本身就支持高壓、大電流,因此,對于低壓直流的方案完全不在話下。與此同時,采用USB Type-C的設(shè)備,不管采用何種快充技術(shù),都可支持USB PD協(xié)議。


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