知多点:手机快充技术发展回忆

时间:2019-05-23 11:25:55  来源:龙翔网

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原标题:知多点:手机快充技能开展回忆

来历:内容来自「ctimes」,谢谢。

跟着智能手机、笔电和其他数字电子设备日常运用量的添加,在考虑替换新设备时,更快的电力传输已成为一个越来越重要的考量要素。因而,快速充电现已成为顾客选购产品的要害需求之一。现在市面上快速充电产品也有许多挑选,包含高通阵营的QC与苹果阵营的USB PD等。有鉴于此,充沛了解快速充电的原理与特征,是正确挑选快速充电技能的不二法门。

快速充电的原理

当快速充电进行时,它给大多数人留下的第一印象是让充电速度更快速。但『快速』终究意味着什么呢?事实上,充电速度是以瓦特数(W)来加以丈量,瓦特数则是由伏特和安培的乘积核算(W=IV)。换句话说,电池的功率越高,它的充电速度就越快。

一般来说,只需电池能够供给大于9W(5V与1.8A)的充电电流,就能够视为是快速充电。很显然,高通的QC2.0、QC3.0及USB PD技能等,都是现在快速充电的干流技能。

在简略了解快速充电是什么之后,咱们还需求知道它们是怎样运作的。基本上,每个电池由一个正电极、一个负电极和电解质组成,电解质透过催化将化合物转化为新物质,而且在电极中构成电子的离子,驱动电子流到电池的负极,并向智能手机来供给电荷。

可是,充电速度与称为充电操控器的元件有关,该充电操控器可调理进出电池的全体电流。一般,锂离子操控器透过经过丈量电池的电流和电压,来界说电池充电的电流(以安培为单位),然后调理流入的电流。更大的电流和更高的电压则能够更快地为电池充电。

高通QC与USB PD

快速充电是一种专有技能,能够为电池供电的设备(主要是智能手机)充电,其电平将高于大多数USB规范所答应的5V和2A。商场上有许多快速充电协议,包含三星和OPPO VOOC的自适应快速充电,但其间以高通的QC(Quick Charge)和USB-IF规范的USB PD是最常用的快速充电协议。若要运用高通Quick Charge,相关设备都必须要援助QC规范。

至于USB PD(Power Delivery)则是USB-IF安排所推的规范协议,它能够透过任何USB衔接来完成供电,但需求新的衔接器和电缆线,才干援助完好的USB 2.0衔接。现在选用Power Delivery的闻名手机品牌是Apple的iPhone,只需透过USB Type-C到Lightning接口,便能够享用PD快速充电的便当。

图二: 大多数智能手机不需求超越18w的充电,现在高通QC技能被大多数Android阵营智能手机广泛选用。

只不过,顾客或许得额定花费购买才干运用PD技能,因为Apple自身并不供给任何这些设备。与QC相较之下,Power Delivery能够援助高达20V的电压,而且能够供给最高100W的充电瓦数。

从Quick Charge说起

Quick Charge 3是高通所开发,现在市面上最为遍及的快速充电技能,它适用于现有的USB 2.0衔接器和电缆线,可为充电设备供给18W功率峰值,而USB电池充电规范可援助7.5W功率,这是对QC2的改善晋级版别。基本上两者都答应18W的充电功率。QC2能够在9V或12V下运转,而QC3则可在高达20V的增量电压下运作。当然,身为Qualcomm专有的技能,Quick Charge仅适用于高通的举动处理器。

值得注意的是,高通公司曩昔曾宣告Quick Charge 4.0版别将与Power Delivery兼容。换句话说,Quick Charge 4.0版别将具有与PD交流的才干,但其实依然能够经过一些晋级来完成与Quick Charge 3.0相容的才干。

图三: 高通最新版的Quick Charge 4+规范,充电速度比起QC4快上了15%。

Quick Charge的中心充电技能不只包含和谐电池的充电电压,还包含充电体系自身怎样在硬体中运作。关于高通公司来说,让整个包含电源办理器的单芯片体系,能够将充电进程归入其规范中,这样的进程具有必定程度的含义。

锂离子电池快充原理

快速充电无非便是要让手机的锂电池能够快速充溢电能,为此咱们有必要深入研究充电进程怎样实践加速电池充电周期的速度。一般来说,智能手机和其他电子设备中所运用的锂离子电池,其充电方法并非是以线性方法充电。咱们可将锂离子电池的充电周期分为两个不同的阶段。

第一个阶段是添加电压并以稳定电流来进行充电。电池电压从低于2V稳定地添加到其充电时的4.2V峰值,这电压值取决于电池品种。电池在此阶段吸收最高峰值电流,在电池电压到达峰值之前将坚持不变。在此之后,电压变得稳定,而电流开端下降。此刻电池充电中所耗费的电流更少,因而充电速度也怠慢。这便是为什么手机的前50%或60%的充电时刻要快得多。

快速充电技能运用的正是一开端这段稳定电流阶段。在电池到达峰值电压之前,尽或许地让更多电流流入电池。因而,当锂离子电池的电量低于50%时,也是快速充电技能最有用的时段,但当电池电量超越80%之后,快速充电就简直没有什么作用。趁便一提的是,第一阶段的稳定电流充电是对电池长时间健康最晦气的时期,而较高的稳定电压以及热量则将对电池寿数形成影响。

在整个充电进程中,透过手机内部的充电操控器,来操控所传递给电池的电压和电流量。结合温度和电压感测器便能够进行电流量的管控,来最佳化电池的充电速度和长时间健康状况。

Power Delivery存在的含义

现在来看看USB PD(Power Delivery)。PD是USB-IF安排所推行的规范协议,在这协议之下,能够透过任何USB的衔接来完成充电意图,但进程需求新的衔接器和电缆线才干完好援助USB 2.0衔接器充电,因而他并不会在短期之内就超越Type-A或Type-B衔接器。Apple的iPhone可援助USB Type-C到Lightning接口的PD充电,在iPhone 8和X机型上选用的是USB Type C。

与QC相同,PD能够援助高达20V的电压,可是透过type-C型电缆线,则能够援助高达60W或100W的充电。USB-IF所重视的是USB接口以及周围的条件,至于体系端则交给每个设备制造商去进行电源办理的相关规划。

图四: 苹果的iPhone 8和X机型援助PD快充,透过type-C电缆线,能够援助高达100W的充电。可是手机并不需求如此高的充电瓦数。

有件事情值得重视,现在大多数手机都不需求超越18W的充电瓦数。Apple公司的iPhone 8与X等机型充电瓦数约在12-14W左右。其实说穿了,PD是一个规范,除了Apple之外,任何人都能够运用它,且PD是专为比手机大得多的设备而规划的。因而包含Apple、Google和其他几家公司都将Type-C与PD用于笔记型电脑上。

Google将其笔电援助PD与QC等规范,主要原因在于这是由USB-IF协会所界说,独立于制造商之外的充电规范,不用忧虑为人作嫁,且针对平板电脑和笔记型电脑的充电规模也都可满意。事实上,比照于高通的QC技能,Google以为USB-PD才是快充技能的未来。虽然现阶段Google没有强制要求一切设备都选用PD规范,但强烈建议将其用于未来的Android体系上。

高通的算盘是什么?

PD能够供给更高的功率输出,可是大多数手机不需求超越18w的充电,这是高通QC技能被大多数Android手机广泛选用的主因。

比较起来,PD能够供给更高的功率输出,可是实践上,大多数智能手机不需求超越18w的充电,这便是为什么高通的QC快速充电技能被大多数Android阵营智能手机所广泛选用的主因(另一原因也是因为QC援助的是高通处理芯片,而高通处理器多只用于Android手机上)。Power Delivery身为任何人都能够运用的广泛规范,其规划上更适用于笔记型电脑和家用电器等大型设备上。

图五: 在车用环境援助快速充电或许是下一阶段的开展方针。

放眼现在,高通现已发布了Quick Charge 4版别,乃至还有4+的规范。这些版别可解决包含USB供电时无法办理的电源和谐,以及双电池充电设备的相关问题。因为PD规范在快充商场上逐步成为产业界确定的干流,因而高通推出Quick Charge 4版别终究有多大含义还得调查。可是Quick Charge 4将与PD规范兼容,换句话说,它将能与PD交流,更文言一点便是能够相容更前期的Quick Charge版别。

结语

若要说USB PD的优点,当然是怎样讲都讲不完。USB PD是一种非常好用的供电规范,在这个规范之下,各种设备都能够同享一个充电器,乃至能够无缝地彼此供电。特别是在这个每个人都有好几个随身举动设备的年代,一种一致的充电规范将会是一个非常遭到欢迎的改动。可是,除非顾客具有许多个援助USB PD充电的设备,否则很难感遭到这些优点。

图六: 比起一般智能手机,USB PD更适合针对笔电或平板等设备进行快充。

有件事情不得不提,虽然USB PD有点许多,可是与其说它为充电功用带来了严重改变,现阶段它却是个不折不扣的奢侈品。究竟一般人不会运用超高功率充电形式来为自己的智能手机充电,到现在为止PD也没办法用比其他规范更快的速度来为手机进行充电。除此之外,USB PD还添加了电路规划的额定复杂度和开发本钱,相较之下,USB Type-C的15W充电才干,就足以在短短30分钟内为一般的智能手机电池充电。

咱们能够这样调查,智能手机其实不需具有特别供电形式即可进行快速充电,但关于USB快速充电技能的援助,关于未来的多举动设备运用需求,将会成为一种更牢靠的挑选。


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