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快充一统难实现 三大标准纷争不休

导读: 手机配置不断攀升、屏幕不断升级、机身轻薄化,续航成了首要问题。尽管手机电池容量已经在走进4000mAh阶段,但是寄希望于电池容量大幅提升并不太现实,于是充电成为了每日任务,甚至有的手机根本无法用上一天,出门忘带充电宝就注定要失联。于是在共享单车走红之后,共享充电宝也希望在共享经济的浪潮下分得一杯羹。

手机配置不断攀升、屏幕不断升级、机身轻薄化,续航成了首要问题。尽管手机电池容量已经在走进4000mAh阶段,但是寄希望于电池容量大幅提升并不太现实,于是充电成为了每日任务,甚至有的手机根本无法用上一天,出门忘带充电宝就注定要失联。于是在共享单车走红之后,共享充电宝也希望在共享经济的浪潮下分得一杯羹。

在充电需求推动下,快捷成为充电技术发展的方向。

“快”即快充技术,“捷”即无线充电技术。

快充一统难实现 三大标准纷争不休

充电适配器、充电线(USB线)、电池、快充芯片是快速四要素。由于手机通过USB进行充电,而USB规定的电源电压是5V,因此传统适配器的任务就是把220V的市电转换为手机能够承受的5V电压。

充电线的任务就是负责把电压/电流从适配器端传送到手机端,由于目前绝大多数充电线实际上就是USB线,具备的最大传送电流也是有限的,因此输出功率也就有限。如今Type-c接口成趋势也是因为Type-c在电流上具有优势。

充电适配器属于AC-DC技术范畴,而快充芯片其实是对适配器AC-DC芯片和手机端的开关式充电管理芯片(以 DC-DC技术为实现手段)的统称。

快充芯片的任务是把适配器的5V/9V/12V等电压转换成电池的电压,同时按照需要的充电电流精确可控地向电池进行充电。

因此快充的实现就是通过手机跟适配器进行双向通讯,电源会根据负载端发出的指令做出反应,提高输出电压和电流,实现增大充电功率、减小功率损耗的目的,从而实现快速充电。

对不同协议的兼容、提高功率密度、可靠的控制机制等成为快速充电急需解决的挑战和难题。

三大阵营混战,标准统一难

适配器与手机端实现通讯成为快充的前提,而协议不同接口会有所差异。如今快充标准难统一成为一大痛点,既有来自高通、联发科芯片组厂商的协议,又有来自三星、华为等OEM厂商部署的各自专有协议,还有从计算机扩散到移送设备的USB-PD。

快充一统难实现 三大标准纷争不休

对不同协议的兼容、提高功率密度、可靠的控制机制等成为快速充电急需解决的挑战和难题。

高通,Quick Charge

2013年,高通就宣布了快充技术——Quick Charge 1.0,该技术是骁龙处理器电源管理功能的一部分,充电电流提升到了2A,最高可支持10W的充电功率。

2014年Quick Charge 2.0问世,将最大充电功率提升到36W。

2015年底Quick Charge 3.0震撼登场,采用“最佳电压智能协商”算法,手机能自动从3.6V-20V电压中灵活选择充电电压,比Quick Charge 2.0提升了38%的效率。

如今,已到了Quick Charge 4.0时代,能在大约15分钟或更短时间内,充入高达 50%的电池电量,跟前代Quick Charge 3.0相比,用户可享受到高达20%的充电速度提升。Quick Charge 4还集成了对USB Type-C和USB-PD的支持,使得业界最受欢迎的充电解决方案可广泛的适用于各种连接线和适配器。

尽管市面上搭载骁龙835处理器的产品还寥寥无几,真正能体验到Quick Charge 4.0的手机并不多。高通便又迫不及待地推了Quick Charge 4+ 技术。相比Quick Charge 4.0,Quick Charge 4+迎来了三大升级:充电发热降低了约3%;充电速度最高提升15%;充电效能最高提升30%。

快充一统难实现 三大标准纷争不休

高通QC快充是开山鼻祖,具有逻辑简单、可靠性好的特点。

联发科,Pump Express

在快充方面,联发科毫不向高通示弱,2014年7月推出自己的快充技术Pump Express。

Pump Express允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压,由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的Vbus传送给充电器,充电器依照这个指令调变输出电压,电压逐渐增加至高达5V 达到最大充电电流。

2015年5月联发科推出了升级版充电技术Pump Express Plus,充电器输出功率超过15W,输入电压增加12V、9V 和7V三个高档位。

2016年Pump Express 3.0问世,它以大幅提高充电速度为己任,是全球首款采用USB Type-C接口进行直充的快充方案。PE3.0的快充机制从PE2.0时代的“大电压小电流”换成了“小电压大电流”,绕过手机内部电路,直接给电池充电,有效防止充电时手机发烫的问题,仅需20分钟就能将手机电量从0充到70%,比传统充电快了5倍之多。

联发科PE快充成本最低,这是其最大优势。

OPPO,VOOC

2014年3月,OPPO发布了其旗舰机型Find 7,其上搭配的快充方式,OPPO称其为VOOC闪充。

VOOC采用的是小电压大电流的方式,保持5V电压不变的情况下,将电流提升到4A-5A,充电功率可达25W,30分钟即可为3000mAh的电池充电75%。其充电特点在于将控制电路移植到适配器端,减少了手机中的发热源。

快充一统难实现 三大标准纷争不休

2016年,VOOC升级,超级闪充技术面世,支持传统的microUSB接口和新型的type-C接口,只需15分钟即可将2500mAh的电池充满。

谷歌主导,USB-PD

今年,USB-IF组织发布USB PD 3.0重要更新,推出了名为PPS的快速充电技术规范,在规范中他们明确强调:新版的USB PD 3.0将不允许USB接口通过非USB PD的协议来进行电压调整。

PPS将不允许USB接口通过非USB PD的协议来进行电压调整,这完全是不给90%第三方快充标准留活路,因为绝大多数快充都都是通过协同调整电流电压来进行快充的。这就逼迫这些快充在自己的标准中加入对USB PD的支持。因此USB PD有一统天下的优势。

快充一统难实现 三大标准纷争不休

谷歌主导的USB PD协议可完全实现双向通讯,电压、电流值都可以协商、设备之间可以协商、设备和线缆之间也可以协商、供电方向也可以切换,基于USB Type-C PD协议的快速充电方案最高支持100W功率。同时,USB-PD协议可以支持一些扩展模式,依靠USB Type-C连接机制供电,可以兼容USB2.0、USB3.1。

USB PD本身就支持高压、大电流,因此,对于低压直流的方案完全不在话下。与此同时,采用USB Type-C的设备,不管采用何种快充技术,都可支持USB PD协议。

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