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两种典型的手机快充技术

放大字体  缩小字体 世科网   发布日期:2015-07-11  浏览次数:1108
核心提示: 电池的困扰  10年过去了,2K屏幕已成旗舰手机标配,处理器主频,RAM,ROM翻了10倍不只,但唯有手机电池,材质没有本质变化,
      电池的困扰
  10年过去了,2K屏幕已成旗舰手机标配,处理器主频,RAM,ROM翻了10倍不只,但唯有手机电池,材质没有本质变化,容量也只不过是从1000多提升到3000毫安时。屏幕,高频处理器、蓝牙、GPS芯片、WiFI等每项功能都在榨干电池,一天两充早就不是梦,充电宝成了标配。
  电池核心仍是锂离子,大多数厂商走的,基本是“开源”和“节流”两条路——电池厂商努力提升能量密度加大容量,芯片厂商则在寻求低功耗方案,但这两者都是有上限的:前者手机便携性所限,后者是是技术限制。
  充电原理
  既然开源节流效果都不明显,厂商就开始采用“曲线救国“的方案:提高手机的充电速度,从常规的1-2小时变得更短,以此降低充电的时间成本,换取便捷性。
  电池充电的基本条件是:充电器电压要比电池电压高,才能克服电池的电压使它产生充电电流,完成电荷转移过程。
  初中物理都学过,功率(P)=电压(U)x电流(I),在电池电量一定的情况,功率标志着充电速度,可以通过下列三种方式来缩短充电时间:
  一、电流不变,提升电压
  二、电压不变,提高电流
  三、电压、电流两者都提高
  把充电比喻成水池蓄水,提升电压,会对池壁带来更大压力,带来安全隐患。所以单纯采用提升电压这种方式的还不多。
  恒压提高电流是更普遍做法,目前手机标配的适配器通常为5V/1A输出,部分厂商将充电电流提升到了2A,一定程度上缩短了手机的充电时间,这确实是一种解决方案,但问题是,首先,2A需要充电器和手机都支持才行,手机上也有控制器,并不是多大电流都能支持,如果用2A充电器给仅支持1A的手机充电,其实输出也只有1A。
  另外,电流不能无止境提升,大电流充电会产生更多的热量,如果发热速度超过了散热速度,又没有保护机制,电池的温度就会不断升高,寿命降低甚至引起爆炸。所有的电子产品,充电器和产品本身都会限制最大电流。
  两种常见方式
  1、高通Quick Charge
  芯片巨头高通研发了一种名为Quick Charge的技术,目前已经是2.0版本,名字上看就知道它的意思:提升充电速度,其原理是电压与电流都加大。将充电电压从5V提高到9V,而充电电流则是由1A提升到1.6A。如果你观察下小米手机4的充电器,就会注意到印有多种电流与电压的标识,它支持这种技术。
    在Quick Charge v2.0中,设计了两种方案,即A类和B类。A类可以提供输出5V、9V、12V三种电压。通过提高电压的方式,让电源适配器能够提供更多的电量给到手机终端。
   这件事情听起来很简单,但问题是如何向前的兼容呢?电源适配器直接输出9V、12V,可能会导致手机过压保护了。所以还是需要有这样一个机制,在手机和 电源适配器之间,手机能够识别电源适配器是标准的5V输出,还是有更高的供压能力。在手机授权的情况下,再做一个动态的调整,接受更高的电压和电流。这就 是Quick Charge v2.0最主要的特性。
  Quick Charge 2.0需要手机与充电器都符合这一标准才能使用,为了防止老版本手机在充电时被过大电流烧毁,充电器中还加入一个IC控制器判断,不符合Quick Charge标准的也有5V低电压与1A电流伺候。
  Quick Charge 2.0已经融入到高通骁龙801处理器芯片中。目前支持这一技术的手机与相应的充电器搭配即可支持,例如小米4,三星S5或是HTC One M8,理论上,Quick Charge 2.0比传统USB充电方式快75%。,能在30分钟内为3300毫安时的电池充入60%的电量。
  2、OPPO VOOC闪充
  国产厂商OPPO自己研发了一种VOOC闪充方案,原理是恒压加大电流,但又对这种方式进行了改良,他们的办法是,恒压高电流,将电流提升到了4.5A,由此加快速度。
  等等,上面不是说电流提升对电池不好吗?
  常规手机的充电过程,是适配器将220V交流电降压成5V直流电,在手机端通过充电控制电路调整为4.2V左右给电池充电,在电压调控过程中因为功率的损耗会产生发热现象(这也是我们常说手机充电时候会发热的缘故)。VOOC闪充技术将充电控制电路移植到了充电器,将发热源移植到了适配器,转移手机发热问题。
  VOOC闪充的充电器也有专门的芯片,名为MCU芯片,取代传统充电中的充电控制电路。这颗芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。另外,它的充电口,虽然也是MicroUSB,但有7针,电池也是特制,触点达到了8个。
  专门的适配器、电池、数据线、电路、接口,所有这一切都满足时候,才能开启闪充,实现4.5A大电流输出输入。如果检测到不支持,会自动使用稳定充电电流实现慢速充电。
  应该说,OPPO这套解决方案效果不错,实测效果好于高通的方案,目前也发展到第二代,并衍生出支持VOOC闪充的车载充电器和充电宝。它的弱点在于,整个充电的每个环节都要改造,成本高,是OPPO专利,目前除了他们自家的几款手机,其他厂商还没有采用的(OPPO似乎也没向外推广过),鉴于OPPO暂时还没有高通的号召力,它的推广难度要大于Quick Charge。
  另外,你注意到了吗,这两种方案,都只谈到了充到前百分之XX用时多少分钟,而不是100%。
这是对电池保护的一种办法,在电池快满的时候,就要控制充电速度。类似与给车加油,到最后快满的时候,需要慢慢点加油枪,避免溢出(特斯拉的超级充电桩也是这样)。 
 
文章出自: 世科网
本文网址: http://www.cgets.net/college/show-4186.html

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