快充,一项正改变你生活的“小小技术”
IT时报记者 李玉洋
6年前,在那个普遍5V1A的充电时代,OPPO率先在手机中引入超级闪充概念,从此“充电五分钟,通话两小时”深入人心,在相当长的时间里成为OPPO的品牌标签。
时至今日,手机充电已经进入全新的时代,快充正成为所有手机的标配。不用晚上睡觉前为手机插上充电,只要利用早晨刷牙、洗脸的碎片时间,最新充电技术即可为你准备好50%的电量。同样,就算出差在外,你也不用担心手机没电,哪怕只要给你10分钟的充电时间,就足够你坚持一整天。
没错,快充正在改变你的生活方式。
关于快充:这些知识你需要知道
解码快充的秘密
锂电池之于智能手机,就像钢铁侠胸前的反应堆一样,为智能手机提供能量。充电时,锂离子从正极移动到负极,储存在负极中;放电时,锂离子则从负极移动到正极,形成电流供电。锂电池充电的速度,实际上是电能转化为化学能的速率,也就是充电功率。在电池容量不变的情况下,要实现快速充电就必须提高充电的功率,这是快充技术的终极目的。
快充技术是指在单位时间内向锂电池注入更多的电荷来缩短充电时间的充电技术,根据物理学公式(功率=电压×电流),提升充电功率主要有三种方式:电流不变,提升电压;电压不变,提高电流;电压、电流两者都提高。
然而,简单地提高充电电压或者电流,会带来电池发热、能量损耗、电池加速老化甚至安全问题。因此,真正有效的快充技术是在不给电池造成损害的情况下,根据锂电池充电过程中不同阶段特征,实时调节充电电压和电流,实现快速充电的效果。
通常情况下,锂电池的充电过程(即电芯充电)主要分为三个阶段:恒流预充电、大电流恒流充电与恒压充电。在恒流预充电阶段,手机先以小电流进行充电,直到电压恢复正常的水平,该阶段主要发挥恢复性充电的作用;在恒压充电阶段,此时电池电压已经达到一定的数值,手机的电量基本在90%左右,手机将保持电池电压不变,逐渐减少充电电流值。如果此时维持较大的充电电流,锂离子容易在电池负极附近堆积、长大成树枝状的晶体,俗称枝晶;枝晶长大后会刺破正负极之间的隔膜,形成短路。因此,为了电池的安全,要实现快充只能选在大电流恒流充电阶段。
充电流程一般由手机内置的电源管理芯片控制,而充电器大部分情况下仅是根据电源管理芯片的指令进行调控而已。电源管理芯片不仅能实现整机电源的管理,还能解决从适配器到压降电路之间的协议握手。所谓协议握手,就是适配器输出与充电设备输入之间的协调,协议则是各家厂商各自协定的电压电流标准。
需要指出的是,由于手机数据线、内部充电电路本身都存在着电阻以及能源转换的损耗,因此,充电适配器上标称的输出功率永远会发生偏差,这是技术上无法避免的。
主流快充协议特征
目前,业界已推出多种快充技术方案或快充协议,主要分为高电压低电流、低电压高电流和高电压高电流三种技术路线,包括高通Quick Charge、联发科Pump Express、OPPO VOOC闪充、华为Super Charge以及vivo Super Flash Charge技术。
高通、联发科这些芯片厂商是走高电压低电流技术路线的坚定代表。高通最新发布的Quick Charge 5快充技术可在5分钟内完成50%的充电量,输出功率是Quick Charge 1的10倍,且支持2S电池和20V功率输出。此外,Quick Charge 5还支持12档位的电压、电流和温度保护,增强安全性并帮助延长终端的电池寿命。然而,电压增大的同时手机更易发热,是这种技术路线的最大缺点。
OPPO闪充技术是低电压高电流技术路线的代表,并且在这条路上越走越优秀。7月15日,OPPO在新品发布会上正式揭开自家125W超级闪充和65W AirVOOC技术,其中125W超级闪充不仅5分钟能将等效4000mAh电池能量的手机充至41%,20分钟完全充满,更能将熄屏待机充电时的温度严格控制在40℃以下,让闪充始终保持高效、安全不发烫。虽然手机在充电时发热不严重,但是充电器发热严重,这类快充需要对适配器、电池IC 等整套系统进行定制,导致成本较高。
而高电压高电流技术路线尽管能同时增大电压和电流,但缺点也很明显,就是增大电压的同时会产生更多的热能,并且电压与电流并不可以无限制随意增大。所以,这种技术路线不是主流技术。
值得注意的是,为了兼容市场上各类快充技术方案,USB标准化组织推出了综合性的快充协议USB PD。作为USB标准化组织推出的快速充电的标准,USB PD可利用USB 接口实现快速充电,最高支持100W的大功率快充。最新发布的第三代USB PD快充技术增加了PPS功能,从而优化电脑传输策略,实现智能化充电。
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