快充為什么可以縮短充電時(shí)間？背后有什么

• 2018年8月1日 WuZhiCong來源：互聯(lián)網(wǎng) 206 5
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  2018-2024年中國IC卡行業(yè)市場(chǎng)全景調(diào)研及投資價(jià)值評(píng)估咨詢報(bào)告

  IC卡行業(yè)研究報(bào)告主要分析了IC卡行業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展概況、行業(yè)的發(fā)展環(huán)境、市場(chǎng)分析（市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)特點(diǎn)等）、競爭分析（行業(yè)集中度、競爭格局、競爭組群、競爭因素等）、產(chǎn)品價(jià)格分析...

隨著手機(jī)充電技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的智能手機(jī)大多都采用了快充方案，我們耳熟能詳?shù)挠懈咄≦C快充，OPPO VOOC閃充，華為SuperCharge快充等等。

就在整個(gè)行業(yè)都朝著低壓大電流快充方向前進(jìn)時(shí)，高通卻反其道而行之推出了采用高壓快充方案的QC 4+，那么高壓快充與大電流快充到底哪個(gè)好呢?

簡而言之，快速充電增加了進(jìn)入電池的電流，讓電池更快地充滿電?；景娴腢SB只傳送0.5安培的電流，使用5伏電壓，功率只能達(dá)到2.5瓦特。而快速充電技術(shù)則提高了這些規(guī)格。華為的5伏/5安培SuperCharge充電器能產(chǎn)生25瓦特功率，三星的9伏/1.7安培Adaptive Fast Charging能產(chǎn)生15瓦特功率。所有的快速充電服務(wù)都有一個(gè)共同的主題——更多的電能。

這只是基本的概述，實(shí)際上給電池充電要復(fù)雜得多。在此之前，讓我們更詳細(xì)地看看所有快速充電標(biāo)準(zhǔn)之間的差異：

1.快速充電標(biāo)準(zhǔn)解釋

1)USB-PD技術(shù)

USB快充協(xié)議(USB-PD)是USB標(biāo)準(zhǔn)化組織USB-IF在2012年發(fā)布的官方快速充電規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何帶有USB接口的設(shè)備，前提是其制造商包含必要的電路和軟件。就像所有的快速充電標(biāo)準(zhǔn)一樣，USB-PD實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)協(xié)議，在充電器和手機(jī)之間進(jìn)行“溝通”。這就為充電器和手機(jī)提供了最大限度可容電力的標(biāo)準(zhǔn)。

USB-PD認(rèn)為，基本的USB充電速度最高可達(dá)100瓦特輸出功率?？捎霉β实拇笮”环殖刹煌念~定功率，在不同的電壓下運(yùn)行。7.5瓦特以上和15瓦特以上模式最適用于手機(jī)，27瓦特及以上模式適用于筆記本電腦和其他高功率設(shè)備。該標(biāo)準(zhǔn)還支持雙向供電，使你的手機(jī)可以為其他外圍設(shè)備充電。

谷歌的Pixel系列智能手機(jī)采用了官方的快充規(guī)范。蘋果還在iPhone 8、iPhone X和最新的MacBooks中采用了這一標(biāo)準(zhǔn)。但許多公司更喜歡自己專有的充電標(biāo)準(zhǔn)。

2)高通QC快速充電技術(shù)

高通的QC快速充電技術(shù)曾一度被視為智能手機(jī)行業(yè)的默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗赨SB-PD前普及了快速充電的概念。最新4.0+快速充電與USB快充協(xié)議兼容，允許更快的充電速度和更廣泛的支持。

快速充電是高通驍龍?zhí)幚砥鞯囊粋€(gè)可選特性。因此，一部手機(jī)擁有高通芯片并不意味著它支持快速充電。即便如此，很多手機(jī)都擁有快速充電支持，包括LG V30、LG G7、三星Galaxy Note 8、HTC U12+等等。由于快速充電標(biāo)準(zhǔn)的普及，傳統(tǒng)充電器和第三方配件的生態(tài)系統(tǒng)也更加廣泛。

3)其他標(biāo)準(zhǔn)

在智能手機(jī)的生態(tài)系統(tǒng)中，許多機(jī)型使用的是內(nèi)部技術(shù)，而不是上述更普遍的標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些標(biāo)準(zhǔn)中只有少數(shù)是真正專有的。很多都是用不同品牌重新包裝的快充協(xié)議或快速充電標(biāo)準(zhǔn)，或者對(duì)技術(shù)進(jìn)行某些特殊的調(diào)整，三星的Adaptive Charging和摩托羅拉的Turbo Charging技術(shù)就是其中之一。其他標(biāo)準(zhǔn)，比如OPPO的VOOC和華為的SuperCharge等運(yùn)作方式截然不同。這大大增加了大功率充電的電流，而不是增加電壓。

有些公司可能支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，或者至少確保自家與不同的快速充電方法具有某種程度的兼容性。不幸的是，當(dāng)使用不同充電器、甚至不同的電纜時(shí)，你會(huì)獲得很多不可預(yù)估的充電速度。在測(cè)試了幾款手機(jī)后，研究人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)使用的充電器和電纜不同，每部手機(jī)充入的電量有很大差異。最好的結(jié)果通常是使用手機(jī)原裝充電器和電纜獲得的。

2.如何快速給鋰離子電池充電

既然我們已經(jīng)了解了這些標(biāo)準(zhǔn)，那么讓我們來研究一下，充電速度多快才能加速電池充電。在智能手機(jī)和其他電子產(chǎn)品中使用的鋰離子電池不會(huì)以線性方式充電，為此充電周期可分為兩個(gè)不同的階段：

第一階段是增加電壓，或稱恒流階段(constant current phase)。隨著電池充電的增加，電池電壓從最低的2伏穩(wěn)步上升到最高的4.2伏左右。這取決于不同的電池。在這個(gè)階段，電池獲得最高的峰值電流，直到電池電壓達(dá)到峰值，峰值電流保持不變。第二階段，當(dāng)

電壓變得恒定，電流就會(huì)開始下降。超過這個(gè)點(diǎn)的電池就會(huì)減少電流輸入，因此充電會(huì)變慢。這就是為什么手機(jī)在50%或60%電量時(shí)充電更快的原因。

快速充電技術(shù)利用的就是恒流階段。在電池達(dá)到峰值電壓之前，將盡可能多的電流注入電池中。因此，當(dāng)電池電量不足50%時(shí)，快速充電技術(shù)是最有效的，但當(dāng)電池電量超過80%時(shí)，這種技術(shù)幾乎沒有效果。順便說一句，恒流充電對(duì)電池的長期健康危害最小。較高的恒壓和熱度，不利于電池壽命。

最后，通過手機(jī)內(nèi)的充電控制器電路控制傳送給電池的電壓和電流。再結(jié)合溫度和電壓傳感器，控制器可以管理電流的大小，以優(yōu)化電池的充電速度和長期的健康狀況。

3.在高壓下快速充電?

有些人可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明顯問題：如果鋰離子電池的電壓通常在3到4.2伏之間，那么使用高壓充電器不是很危險(xiǎn)嗎?通常情況下是這樣，但智能手機(jī)的電路會(huì)讓電壓下降，電流上升。這使傳輸?shù)墓β时３植蛔?，同時(shí)可將電壓限制在正常范圍內(nèi)。不過，快速充電線材不能充當(dāng)交流電壓傳遞的媒介。如果你看充電器的背面，可以發(fā)現(xiàn)直流電流圖標(biāo)。而USB也總是直流電源系統(tǒng)。

高壓快速充電電路采用開關(guān)式降壓電源，也稱為buck逆變器。該電路采用高直流電壓，并將其轉(zhuǎn)換為低直流電壓。在理想情況下，由于它的“電荷泵”特性，它還能將電流增加數(shù)倍。它本質(zhì)上是個(gè)開關(guān)，用于切換輸入電壓，為具有大量電流的電容器充電。

從10伏/1安培級(jí)降至5伏級(jí)，理想情況下在轉(zhuǎn)換后可產(chǎn)生2安培電流。在現(xiàn)實(shí)世界中，總是會(huì)有些與這些轉(zhuǎn)換相關(guān)的損失作為熱量散失。開關(guān)電源通常比線性調(diào)節(jié)器浪費(fèi)的能量更少。

4.為什么要使用更高的電壓?

使用高電壓有兩個(gè)主要原因。首先，開關(guān)電源比線性調(diào)節(jié)器更有效，線性調(diào)節(jié)器通過散熱降低電壓。這對(duì)于讓我們的手機(jī)和電池保持涼爽尤為重要。第二是USB電纜的電源損耗，尤其是較長的USB電纜。電阻器(如導(dǎo)線長度)會(huì)根據(jù)流經(jīng)電阻器的電流(歐姆定律V=IR)而降低電壓。使用較高的電壓和較低的電流來傳輸相同的功率，在較長電纜上損耗較少。這是更有效的方法，也是為什么主電網(wǎng)需要使用數(shù)百伏高壓而不是5伏電壓輸送電力的原因。

然而，需要權(quán)衡的是，與線性調(diào)節(jié)器相比，buck逆變器更容易受到電流限制。最大輸出功率取決于電感的大小、電容和電壓紋波、開關(guān)頻率以及晶體管的功率能力。只有通過更傳統(tǒng)的線性電壓調(diào)節(jié)器才能達(dá)到很高的電流。這就是為何有些低電壓的5伏快速充電技術(shù)(比如華為和OPPO)，提供的總功率比高通和三星的高電壓版本更大的原因。

結(jié)論

快速充電包含了各種不同的技術(shù)，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這就是為什么市場(chǎng)上有這么多不同標(biāo)準(zhǔn)的原因，因?yàn)楦鞴径疾扇×俗约旱姆椒▉砑铀俪潆姾脱娱L電池使用壽命。數(shù)十年前，高壓充電已經(jīng)成為常態(tài)，現(xiàn)在的技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)更低的控制電壓和更高的電流以進(jìn)一步提高充電速度。然而，這需要更粗的電纜，并增加了令人頭痛的兼容性問題。USB-PD已經(jīng)被廣泛采用，它可能會(huì)成為未來所有USB充電標(biāo)準(zhǔn)的支柱。盡管我們可能看到有些公司在支持這一通用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，正嘗試研發(fā)自己的更快解決方案。

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