手機快充是怎麼實現的?看完這篇你就明白

移動電源可能是21世紀最實用的發明之一,但是卻又是最讓人“心累”的發明,要怪也只能怪電池不爭氣。

每當這個時候就有點懷念功能機時代500mAh的電池5天一充的美妙時刻,如今隨著網路的發展,大屏手機的普及,手機電池容量雖然來到了2000mAh,但電池容量的增加遠不及電量的消耗速度,所以不得不隨身攜帶充電寶。

然而隨身攜帶充電寶雖然可以解決在外面沒電的困擾,卻無形中增加了負擔,為了克服這個問題,快充技術出現了。

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手機充電的四個環節

手機充電需要經過充電介面卡和手機端兩次電壓或者電流的變化,透過充電線的傳輸和手機IC的控制,從而達到給電池充電的目的,手機的充電速度與這四者密不可分:

電源介面卡:

任務就是將220V的普通居民用電電壓轉換為手機能夠承受的電壓,手機能承受多大的電壓與手機廠商的快充協議有關。

以高通的QC 2。0快充為例,在充電介面卡內將電壓降為12V/9V/5V的低壓,再進行輸出。

充電線纜:

也就是平常所說的資料線,主要負責將電壓/電流從充電介面卡端傳輸到手機端,在傳輸的過程中會產生能量的損耗。所以實際的有效充電功率會比標稱的充電功率低。

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快充晶片:

也就是所謂的手機IC,將充電介面卡傳輸過來的電壓轉換成手機電池可承受的電壓,然後給電池充電。

電池:

它的主要引數包括電池容量mAh,與手機的續航息息相關,長續航是大家夢寐以求的。除了容量外,還有充電截止電壓,可接受的最大充電電流,一般以nC表示。例如一個容量為4000mAh的電池,標定為1C指的便是以容量的1倍率電流來充電,充電時間為1小時;如果為0。5C充電,則充電電流為0。5*4000=2000mA,充電時間為2小時。

一般手機充電分為三個階段

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涓流充電

,當電池的電壓較低時,電池內的鋰離子活動性差,內阻較大,此時只能接受較小的充電電流,過大則造成電池老化快,還損害電池壽命。好比水盆剛開始接水時,水流要小以防濺出。

恆流充電

,當電池電壓高於2V以上,電池的鋰離子活動性被充分啟用,內阻也較小,此時進入前面所說的電池可接受電流進行快充,佔到容量的70%到80%以上。

恆壓階段

,電池電壓接近截止電壓的時候,快充晶片能夠自動減小充電電流,降低充電速度,控制“水花”不要超出範圍,直至把電池完全充滿,所以手機最後充電速度較慢。

所以手機充電從0到100%電量,有效充電功率並不是始終以標定的功率進行充電,會相應的變小。

高電壓、小電流

高通的快充方案便是高壓低電流的典型代表,以QC2。0快充標準為例,在充電介面卡內將電壓降為12V/9V/5V的低壓,輸出到手機端,手機內降壓電路將高電壓轉換成4。4V以下的低電壓,在電池可接受的最大電流內即可。

目前高通的快充已經發展到QC4。0,從最初的QC 1。0僅僅支援最高5V/2A的充電功率,到QC 2。0可以相容5V/9V/12V/20V四檔充電電壓,而Quick Charge 3。0則是支援3。6V到20V的工作電壓動態調節,Quick Charge 4。0更是提供最高28W的充電功率。

例如像努比亞、三星、錘子等手機都在採用高通的快充協議。

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不過此種方案無法做到亮屏也保持快充。在充電本身發熱較大的情況下,為了手機安全考慮,手機亮屏時一般都會變成慢充。

大電流、低電壓

而為了繼續提高充電的速度,有些廠商對電流開始動刀了。OPPO敢為人先,在Find 7 中採用的 VOOC 閃充就是與 QC 2。0 完全相反的低電壓高電流快充方案,為了突破 2A 的承載電流極限,OPPO 甚至改造了正常的 5 針 Micro-USB 介面,將 Pin 增加到了 7 針,額外的兩根接觸針用於傳輸電流。

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這樣做的好處是繞過了手機內的降壓IC,不用降壓兩次,減少了損耗,同時還減少了手機端的發熱,還能實現亮屏快充。這個革命性的VOOC技術也成就了經典的廣告詞,“充電五分鐘,通話兩小時”。

快充技術的發展

不管是採用高電壓還是大電流這兩種方案,手機的充電功率都無法達到40W,而現有的手機充電功率可達到44W。這其中的奧妙便是電荷泵。

電荷泵是一種直流-直流轉換器,利用電容器為儲能元件,用來進行電壓轉換。

這項技術提高了電壓和電流。相比於傳統IC90%的效率,採用電荷泵技術的快充效率能達到98%,這便成就了肉眼可見的充電速度。

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當然,不可否認的是快充技術越發展,越成熟,對使用者來說意義都是非常大的,期待能夠真正擺脫移動電源,不再擔心手機續航的那一天。