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手機快充有貓膩?看完這篇你就懂了

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  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。“就是喜歡你看不慣我,又干不掉我的樣子”便筆者內心對移動電源深深的無奈。或許這個時候你該懷念功能機時代500mAh的電池5天一充的美妙時刻了。

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  隨著網絡的發展,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,隨身攜帶充電寶成為了習慣。但為了擺脫“移動磚頭”的束縛,給大眾減負,快充技術貌似成了擺脫移動電源的折中方案。

手機充電的四個環節

  手機充電需要經過充電適配器和手機端兩次電壓或者電流的變化,通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。

  電源適配器的任務就是將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,在充電適配器內將電壓降為12V/9V/5V的低壓,再進行輸出。

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  充電線纜也就是平常所說的數據線,主要負責將電壓/電流從充電適配器端傳輸到手機端,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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  快充芯片也就是所謂的手機IC,將充電適配器傳輸過來的電壓轉換成手機電池可承受的電壓,然后給電池充電。

  電池的主要參數包括電池容量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。

  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。

  恒流充電,當電池電壓高于2V以上,電池的鋰離子活動性被充分激活,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,占到容量的70%到80%以上。

  恒壓階段,電池電壓接近截止電壓的時候,快充芯片能夠自動減小充電電流,降低充電速度,控制“水花”不要超出范圍,直至把電池完全充滿,所以手機最后充電速度較慢。

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

快充技術的兩種方案

  了解完手機充電的四個環節和三個階段后,快充技術便從這些方面上開始突破。這里引入有關電學的經典物理公式:

  W=Pt  其中,P:功率(W) t:時間

  P=UI=I²R=U²/R  其中,P:功率(w) U:電壓(V) I:電流(A) R:電阻(Ω)

  Q=I²Rt  其中,I:電流(A) R:電阻(Ω) t:時間(h)

  以上公式可以很清楚的知道,要想縮短充電時間,需要提高充電功率,而提高充電功率的方法有三種。電流不變的同時提高電壓,電壓不變的同時提高電流,同時提高電壓和電流,這三種方案不可避免的是都會產生能量的損耗。而目前主要采用兩種方法提高充電效率。

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,在充電適配器內將電壓降為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。

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  目前高通的快充已經發展到QC4.0,從最初的QC 1.0僅僅支持最高5V/2A的充電功率,到QC 2.0可以兼容5V/9V/12V/20V四檔充電電壓,而Quick Charge 3.0則是支持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、錘子等手機都在采用高通的快充協議。

  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,率先推出了VOOC閃充技術,提高充電電流,對電源適配器、充電線纜、接口、快充芯片進行全方位改造。植入一顆智能芯片,實現了開電壓環、分段恒流技術。

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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

  不管是采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。相比于傳統IC90%的效率,采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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  不管快充技術如何發展,筆者想說的是擺脫移動電源,不再擔心手機的續航問題,快充才能真正的使我快樂。

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