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[新资讯] 充电杂谈:快充到底是什么?

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Lacy 发表于 2020-9-22 10:19:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 Lacy 于 2020-9-22 10:21 编辑



  充电杂谈No.2:快充到底是什么?什么样才是快充,以功率为判断吗?以电压为判断标准吗?以接口为判断标准吗?这得要综合考虑。对于快充的定义目前并没有相关组织机构进行过明确的判定,每个人对于快充都有自己一套理解。

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  一、快充的定义

  快,区别于慢,有参照才能作为判断依据。

  USB标准供电电压5V,iPhone 11使用苹果5V1A 5W充电那肯定是归纳入慢充毫无疑问的,而改用APPLE2.4A协议达到12W充电功率,或使用USB-C to Lightning通过PD充电器获取超过18W的功率,这两种都是快充。安卓阵型方面,通过QC提升电压的也可以归纳入快充,VOOC、SCP等改变低压大电流的也是快充,PD超大功率充电当然也是快充。

  简单来说,采用不同手段达到提升充电功率的方法,都可以归纳为快充。

  二、快充是什么时候出来的?

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  早在诺基亚年代,电子产品维持续航的手段大多采用更换电池的方式,当时的电子产品功能单一耗电量低,一块电池可以用几天,需要延长续航带上几块电池是正常操作,可以说当时市场没有快充需求。

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  直到三星note巨屏手机上市,配套的充电器第一次出现奇葩的规格,输出电压并非5V而是5.3V,并带有线损补偿功能抵消线材的压降损耗以提升充电功率,这时候用户发觉这个充电器充电速度比其他5V充电器快多了,拥有了快慢对比,于是"快充"这个体验第一次模模糊糊地诞生。

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  2014年OPPO推出搭载VOOC闪充的Find7手机,充电五分钟通话两小时深入人心,但仅是OPPO用户享受到这种乐趣。2015年高通QC2.0手机海量上市,基于通用技术标准与多种第三方配件的选择,此时快充正式拉开了帷幕,大部分用户首次享受到快速充电带来乐趣。

  三、USB-C大统一推动PD快充发展

  早在2013年12月,美国USB-IF协会就公布了USB-C接口,随后2014年相关产业链开始已经准备好进行大规模量产。USB-C接口支持双面盲插,解决了设备端肉眼观测正反再插入的体验。高达24pin的引脚让接口支持100W电力传输20Gbps数据传输,并在后期PD3.0标准中加入了PPS电压子集,拥有可持续发展潜力。

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  2015年诞生了许多首次配备USB-C的产品,首款USB-C手机乐视超级手机1、首款USB-C笔记本New MacBook、首款平板Nokia N1、首款USB-C充电器Apple 29W、首款USB-C充电宝羽博YB-CP1,这些先行者为日后USB PD迅速普及做出了推动作用。

  USB-C接口的大统一让行业充满了生机,各类PD快充配件物美价廉,经过数年的市场发展,2020年USB PD快充几乎进入了所有主流电子产品中。

  四、快充系统的组成

  快充系统由三大件组成,负责提供电力的的充电器(电源适配器),电力传输用的线缆(数据线),接收端设备(数码产品),他们每一个都是快充系统的参与者。

  1、快充充电器

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  以前因为电压需求不同接口不同,每一款设备都需要对应的充电器,插线板上密密麻麻插满了不同充电器。如今USB PD先进的通讯机制让不同设备均可以与充电器通讯交流,索取自己需求匹配的电压,不管是高达100W的大功率笔记本还是只有几瓦的TWS耳机,都可以使用同一个PD充电器充电,并且多口充电器还可以提供一对多服务。

  从器件上来看,传统硅基充电器体积巨大携带不方便,想要缩小充电器体积必须提高开关频率,而传统硅基半导体无法满足高频特性,所以充电器体积一直维持在较大的水平。

  2018年ANKER成功量产化首款氮化镓充电器,宣告充电器进入了另一个次元。氮化镓充电器高频高效可以使用更小的变压器、电容、电感等器件,再配合立体堆叠设计,相同功率下氮化镓充电器体积比传统充电器缩小近一半。

  2、快充线缆

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  快充除了充电器还需要用到数据线,用于快充的数据线主要分为USB-C to USB-C、USB-C to Lightning、USB-C to USB-A三种。

  USB-C to USB-C也就是常说的CC线,根据线材规格与是否带5A E-Marker芯片可以区分为60W电力传输线材与100W电力传输线材,用户如需要超过3A电流使用必须要搭配5A E-Marker线材使用。CC线已成为安卓手机、平板、笔记本最通用的线材。

  USB-C to Lightning是苹果推出用于接入PD充电器的特殊线材,适用设备包括了iPhone、AirPods、中低端款iPad等苹果设备,作为Lightning线材每一根都需要通过MFi认证。

  USB-C to USB-A有两种,一种是特殊规格主要用于某些特殊快充设备使用,例如华为低压快充SCP、例如OPPO系低压快充VOOC、例如小米私有魔改快充;另一种是通用线材,通用线材不支持PD快充,只支持QC、AFC、FCP、PE等快充。

  3、设备

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  2020年大部分数码产品均支持快充,安卓手机、iPhone8以后的机型、iPad、笔记本、游戏机、TWS耳机、智能穿戴等主流设备都支持USB PD充电。

  五、未来快充技术核心

  我们以快充技术突飞猛进的手机作为例子,几年前主流手机QC快充功率停滞在18W很长一段时间,充满时间在2个小时左右,至于为什么维持了多年?那是因为因为用起来还行,但成本低简单粗暴的QC高压快充带来的热量说不上有什么好体验。于是华为、OPPO开始走低压直充路线,速度更快不会有太多热量,相比起QC具有很大优势,充电速度1小时左右,有了一定提升。

  而下面这几种应用在快充上的技术已稳定成熟,相比起以前种种缓慢的进化,达到了跨代升级的程度,并且可以定为未来数年乃至十年快速主流技术。

  1、电荷泵

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  快充技术出现重大阶梯级的飞跃是在2017年,魅族在MWC 2017上全球首发了55W Super mCharge快充技术,展示出当时十分超前的电荷泵技术,为日后各种快充发展路线提供了技术验证价值。电荷泵芯片可以提供分压功能,充电器提高电压进行传输不再需要粗壮的线材传递大电流,减少线路损耗,进入手机内再通过电荷泵转化为低压大电流,整套系统效率极高远超其他降压IC.

  2、串联直充技术

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  2018年OPPO推出了串联电池的10V5A高压直充技术,手机内造成发热的的转化电路迁移到充电器上,两片4.4V电池串联后变为8.8V电池组,充电电压与电池组电压不存大压差,做到低热量与快充同时兼顾。

  3、石墨烯基电池

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  2020年,快充最核心的电池终于迎来材料变革,石墨烯基电池大规模量产让超大功率快充得以脱离PPT图纸,搭配电荷泵与串充技术,手机充电功率在历史上首次突破100W大关,甚至还超越了笔记本功率,OPPO、vivo、小米均已成功量产超过100W快充的旗舰手机,充满速度以分钟为单位计算。

  总结

  2020年手机三大性能卖点分别是处理器、摄像头、快充,充电从一开始不起眼发展到作为数码产品关键模块经历了漫长的过程,只需要数十分钟即可为数码产品迅速恢复电力继续使用。从技术来看,电子产品庞大的快充市场需求推动了产业链的发展,加快了材料学的研发速度,量产成本的逐渐下降最终受惠的也是消费者。超大功率快充让你根本察觉不到他的存在,没回过神来已经充满,无声无息减少用户的等待时间尽情享受生活。好啦这期充电杂谈到此结束,我是Yubeii,大家有什么想讨论的话题可以留言告知,我们下一期再见。













原文链接:https://www.cnbeta.com/articles/tech/1031819.htm
fudashuai 发表于 2020-9-22 18:53:58 | 显示全部楼层

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快充适于应急!
L.D_Ace 发表于 2020-9-23 08:49:42 | 显示全部楼层

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