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手机快充技术突破百瓦 中国手机厂商与通信时代发展同步

发布网站:新华网     发布日期: 2020-07-29 08:59:48     

手机快充,从18W到125W,仅仅用时两年,为了不在充电上耗费更多等待时间,中国手机厂商的“激进”显得与通信时代发展极其同步。

时间回到2019年2月,小米科技创始人、董事长雷军在微博抛出了100W快充的概念,这在手机充电功率50W的时代无异于重磅炸弹,但是受困于专用适配器及电池损耗、发热等问题,100W快充商用被暂时搁置,但是快充技术的研发并没有停止,发展速度远远超过了人们的预估。7月13日,iQOO发布FlashCharge 120W超快闪充技术。两天后,OPPO superVOOC 125W超级闪充技术,而小米100W快充电源适配器也已经获得了3C认证,预计100W快充技术也将于8月推出,国内头部厂商对于快速充电技术的提速就这么来了。在三星、苹果等厂商依旧沿用25W、18W充电技术的时代,陆续推出超过100W快速充电的中国手机企业,让大众看到了国内手机市场在垂直领域的研发能力,快充技术竞争愈发激烈,将进一步推动手机行业发展。

突破——快充的由来

为什么充电技术可以达到100W以上呢?这就要从快充技术的由来说起。2013年,芯片供应商高通率先提出了“快充”的概念,Quick Charge 1.0就此诞生。从充电公式【P(功率)=U(电压)× I(电流)】上看,Quick Charge 1.0是通过提高输入电流来提升充电效率,支持5V/2A即最大10W的充电功率,突破了USB-IF关于USB Battery Charge 1.2协议1.5A的电流上限。

到了2014年,受困于彼时MicroUSB 2.0电流最高2A的背景,高通推翻了Quick Charge 1.0的策略,改为采用了高压快充方案,通过提高电压的方法,提升充电速度,推出了Quick Charge 2.0。此时,OPPO也创新性推出了VOOC闪充解决方案,通过改变MicroUSB数据线中的触电、内部线,从头改造电路,制造专属OPPO的特制数据线,达到快速充电的效果。虽然充电速度加快,但是还是出现了制造成本高、电池续航下降的不足。好在初代VOOC凭借着5V/5A的25W超大功率,让OPPO手机在充电速度上一骑绝尘,使得其余手机都难以望其项背,最经典的广告词“充电五分钟,通话两小时”也是由此而来。

以高通QC2.0为首的高压快充和以OPPO VOOC为首的低压大电流快充两种方案大幅度提升了充电速度,但当时受限于micro USB接口问题,没有得到迅速推广。快充时代真正来临始于Type-C数据线的面世,凭借支持正反插拔兼容、兼容USB 3.1标准、支持最快10Gbit/s传输和USB Power Delivery充电协议,最大支持5A电流、100W功率等优势,加快了快充技术发展,包括联发科Pump Express(PE)、魅族mCharge和Pump Express Plus(PEP)、华为早期Fast Charge Protocol(fsp)等快充技术都是这个时期出现的高压快充方案;而低压大电流受困于成本高的原因,并没有高压快充方案受追捧。

到了2016年,伴随着安卓手机开始全面采用Type-C接口,各手机厂商纷纷开始启用低压大电流快充方案,华为兼容PD和高通QC协议的SuperCharge(SCP)、联发科Pump Express 3.0、魅族Super mCharge和mCharge4.0等快充方案由此产生。而高通也发现了低压方案的优势,在QC4.0快充协议上加入了低压大电流,即同时支持高压快充方案和低压大电流方案。

创新——快充技术进一步提升

从技术角度看,无论是OPPO超级闪充技术,还是iQOO超快闪充技术都运用了电荷泵方案,125W超闪技术采用转换效率98%的并联三电荷泵方案,其原理是充电器输出的20V 6.25A功率经过三个并联的电荷泵降压转换成10V 12.5A进入电池,每个电荷泵只需要转换20V 2.1A大约42W左右的功率,有效地避免了大电流造成的电荷泵过载、过热的情况;iQOO 120W FlashCharge超快闪充技术则是利用转换效率97%的“双电芯串联”的电池方案,通过20V 6A充电器进入手机后分为双路20V 3A再各自使用一颗电荷泵分压输出10V 6A,最后合并成10V 12A对两串电芯进行高压直充。

电荷泵快充技术简单讲就是通过独特的“半压方案”,将高电压低电流信号转为低电压高电流信号,来输送给电池,从而实现高压直充的快速充电。效率越高,充电器温度可以控制得越低,充电器温度决定了快充在大功率下的运行时间。事实上,电荷泵在快充技术上并不罕见,市面上很多快充都采用了这个技术。

iQOO 120W FlashCharge超快闪充技术首发了6C电芯,可以将20V 6A转化为5V 12A电流;而OPPO 125W超闪技术输入电流从上一代SuperVOOC 6.5A增加到了12.5A,电池规格需要将电芯升级到充放倍率更高的双6C电芯,电池工艺由极耳中置(MMT)升级为多极耳(MTW)工艺,由于电芯的每一层都有正负极,电荷的运动路径成倍的缩短,电芯阻抗进一步降低,有效降低电池充电时的发热,

除此以外,OPPO在原有4颗温度传感器的基础上(手机三颗,充电器一颗),手机端新增10颗温度传感器,实时监测充电情况,提供远超以往的温度监测力度,即使是边玩游戏边充电,也可以实时快速调节充电功率,将充电时机身最高温度控制在40℃以内,减少发热,避免充电异常;而iQOO充电器内部带有两颗温度传感器,可以通过数据线将充电器温度信息传输到手机上,通过温度控制充电功率,确保手机使用过程安全低温。

兼容——快充行业标准指日可待

无论是刚刚发布新快充技术的OPPO和iQOO,还是即将陆续推出大功率快充的手机企业,充电速度越来越快已经成为未来的发展趋势,人们对于充电中安全问题也会更加关注。虽然采用的都是type-c充电线,但是因为每家厂商充电头、充电线、支持的充电协议不同,倘若不能三者同时匹配,即使购买了快充和正确的USB数据线,也只能当普通充电器使用。何时能打通快充,一个充电头或者一套快充方案能够适应不同的品牌成为人们最关心的问题。

作为低压大电流手机快速充电技术的缔造者,OPPO也一直在努力推动兼容协议的进程、积极参与到快充行业标准的制定上。OPPO闪充首席科学家张加亮在采访中表示,“随着功率逐步加大,快充基本门槛会越来越高,但兼容是未来的大趋势,统一的快充行业标准会让消费者更方便,还有助于节能减排,这是OPPO的诉求,相信兼容指日可待。”(周靖杰)

为了避免安全问题,OPPO推出了128位独家加密算法,充分降低安全隐患,只有识别到E-marker线缆加密信息,充电电流才能达到6.25A,有效降低了因为不同充电协议、充电头和充电线出现的安全问题。

5G为万物互融多场景带来了更丰富的场景使用,而这也大大提升了能耗的输出需求,对手机的续航及充电提出了新的要求,快速充电变快将成为手机行业发展的主流趋势,曾几何时一晚才能充满手机的时代已然过去,洗漱十分钟完成充电将成为现实。5G时代,手机厂商将同时面临更多的机会和挑战,为避免同质化现象,创新将成为各家的重点发力方向。

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