鉅大LARGE | 點擊量：4030次 | 2018年12月17日
快充為什么可以縮短充電時間？
隨著手機充電技術的發(fā)展，現(xiàn)在的智能手機大多都采用了快充方案，我們耳熟能詳?shù)挠懈咄≦C快充，OPPOVOOC閃充，華為SuperCharge快充等等。
就在整個行業(yè)都朝著低壓大電流快充方向前進時，高通卻反其道而行之推出了采用高壓快充方案的QC4+，那么高壓快充與大電流快充到底哪個好呢?
簡而言之，快速充電增加了進入電池的電流，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，功率只能達到2.5瓦特。而快速充電技術則提高了這些規(guī)格。華為的5伏/5安培SuperCharge充電器能產生25瓦特功率，三星的9伏/1.7安培AdaptiveFastCharging能產生15瓦特功率。所有的快速充電服務都有一個共同的主題——更多的電能。
這只是基本的概述，實際上給電池充電要復雜得多。在此之前，讓我們更詳細地看看所有快速充電標準之間的差異：
1.快速充電標準解釋
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1)USB-PD技術
USB快充協(xié)議(USB-PD)是USB標準化組織USB-IF在2012年發(fā)布的官方快速充電規(guī)范。該標準適用于任何帶有USB接口的設備，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準一樣，USB-PD實現(xiàn)了一個數(shù)據(jù)協(xié)議，在充電器和手機之間進行“溝通”。這就為充電器和手機提供了最大限度可容電力的標準。
USB-PD認為，基本的USB充電速度最高可達100瓦特輸出功率。可用功率的大小被分成不同的額定功率，在不同的電壓下運行。7.5瓦特以上和15瓦特以上模式最適用于手機，27瓦特及以上模式適用于筆記本電腦和其他高功率設備。該標準還支持雙向供電，使你的手機可以為其他外圍設備充電。
谷歌的Pixel系列智能手機采用了官方的快充規(guī)范。蘋果還在iPhone8、iPhoneX和最新的MacBooks中采用了這一標準。但許多公司更喜歡自己專有的充電標準。
2)高通QC快速充電技術
高通的QC快速充電技術曾一度被視為智能手機行業(yè)的默認標準，因為它在USB-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€可選特性。因此，一部手機擁有高通芯片并不意味著它支持快速充電。即便如此，很多手機都擁有快速充電支持，包括LGV30、LGG7、三星GalaxyNote8、HTCU12+等等。由于快速充電標準的普及，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)其他標準
在智能手機的生態(tài)系統(tǒng)中，許多機型使用的是內部技術，而不是上述更普遍的標準。然而，這些標準中只有少數(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)議或快速充電標準，或者對技術進行某些特殊的調整，三星的AdaptiveCharging和摩托羅拉的TurboCharging技術就是其中之一。其他標準，比如OPPO的VOOC和華為的SuperCharge等運作方式截然不同。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標準，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，當使用不同充電器、甚至不同的電纜時，你會獲得很多不可預估的充電速度。在測試了幾款手機后，研究人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)使用的充電器和電纜不同，每部手機充入的電量有很大差異。最好的結果通常是使用手機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)了解了這些標準，那么讓我們來研究一下，充電速度多快才能加速電池充電。在智能手機和其他電子產品中使用的鋰離子電池不會以線性方式充電，為此充電周期可分為兩個不同的階段：
第一階段是增加電壓，或稱恒流階段(constantcurrentphase)。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。在這個階段，電池獲得最高的峰值電流，直到電池電壓達到峰值，峰值電流保持不變。第二階段，當
電壓變得恒定，電流就會開始下降。超過這個點的電池就會減少電流輸入，因此充電會變慢。這就是為什么手機在50%或60%電量時充電更快的原因。
快速充電技術利用的就是恒流階段。在電池達到峰值電壓之前，將盡可能多的電流注入電池中。因此，當電池電量不足50%時，快速充電技術是最有效的，但當電池電量超過80%時，這種技術幾乎沒有效果。順便說一句，恒流充電對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，通過手機內的充電控制器電路控制傳送給電池的電壓和電流。再結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嗎?通常情況下是這樣，但智能手機的電路會讓電壓下降，電流上升。這使傳輸?shù)墓β时３植蛔儯瑫r可將電壓限制在正常范圍內。不過，快速充電線材不能充當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。而USB也總是直流電源系統(tǒng)。
高壓快速充電電路采用開關式降壓電源，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。它本質上是個開關，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安培級降至5伏級，理想情況下在轉換后可產生2安培電流。在現(xiàn)實世界中，總是會有些與這些轉換相關的損失作為熱量散失。開關電源通常比線性調節(jié)器浪費的能量更少。
4.為什么要使用更高的電壓?
使用高電壓有兩個主要原因。首先，開關電源比線性調節(jié)器更有效，線性調節(jié)器通過散熱降低電壓。這對于讓我們的手機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(如導線長度)會根據(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，需要權衡的是，與線性調節(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)的線性電壓調節(jié)器才能達到很高的電流。這就是為何有些低電壓的5伏快速充電技術(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。
結論
快速充電包含了各種不同的技術，每種技術都有各自的優(yōu)缺點，這就是為什么市場上有這么多不同標準的原因，因為各公司都采取了自己的方法來加速充電和延長電池使用壽命。數(shù)十年前，高壓充電已經(jīng)成為常態(tài)，現(xiàn)在的技術正在實現(xiàn)更低的控制電壓和更高的電流以進一步提高充電速度。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，它可能會成為未來所有USB充電標準的支柱。盡管我們可能看到有些公司在支持這一通用標準的基礎上，正嘗試研發(fā)自己的更快解決方案。
