Phone情解析No.22 带你了解手机快充技术

  【天极网手机频道】智能手机在这几年的飞速发展大家有目共睹，无论是软件还是硬件，无论是性能还是功能都直逼电脑，代价是更高的功耗，这使得续航时间如今已经成为了限制智能手机发展的最大瓶颈。为了保证手机续航时间，厂商不断提高电池容量，随之而来的问题是更大容量的电池必然需要更长的充电时间，这对于快节奏的现代生活来说显然不方便，于是快充(快速充电)技术应运而生。本期就来和大家聊聊快充技术。

  所谓快充，顾名思义就是通过技术手段实现比普通方式获得更快速的充电效果。要实现快充必然要提高充电功率，从物理电学的角度来说，功率=电压x电流，意味着提高充电电压或者电流都能实现快充，于是诞生了高电压低电流和低电压高电流两种快充方案，目前市场上手机充电主要有三种主流快充技术。

  在介绍三种快充技术之前，先来了解一下手机充电的电压电流功率的大致情况。功能机时代，手机充电电压为5V，电流为0.5A，充电功率为2.5W。早期智能机充电电压为5V，电流为1A，充电功率为5W;后来提升到5Vx1.5A=7.5W;到如今，5Vx2A=10W充电功率在智能手机上很常见，在当前来说，智能手机充电功率超过10W称得上快充。

  手机充电快慢是由充电IC芯片和充电器控制的，手机会智能检测充电器的负载能力，充电器功率大质量好，手机就会允许充电器加载更高的电流;充电器设计输出电流过小，那么手机也会限制给自己充电的电流。这就像水库向池塘注水，只有水库出水口和池塘入水口同时开到最大时，才能达到最好效果。

  高电压低电流·高通QuickCharge

  采用高电压低电流快充方案的主要有高通的QuickCharge快充技术和联发科PumpExpress快充技术，先来说说高通的QuickCharge快充技术。Quick Charge(快速充电)技术原属于Summit Microelectronics，该公司在2012年07月时被美国高通收购，所以这一功能从高通骁龙800开始就成为高通芯片组标配的核心技术之一。这种快充技术兼容性及继承性好，不需要专用充电线，不支持快充仍可按普通模式充电，硬件需通过高通认证。目前高通Quick Charge技术至今已近发展到第三代。

  其原理在最初的Quick Charge v1.0采用了switching charger模式，在5V/1A模式下，给电池充电的电流实际高于输入电流，减少了电路的功率损耗，也就缩短了充电时间。与传统USB充电技术相比，充电速度提升40%。

  高通Quick Charge 2.0是目前应用最广泛的充电方案，它在Quick Charge 1.0的基础上采取了新的规范，可以分别输出5V/9V/12V/24V的电压，其中12V/24V输出目前暂未开放。而现今手机上的应用最高可以达到9V的充电电压，并可向5V进行兼容。

  在充电过程中，充电器与手机通过USB接口中间两线(D+、D-)上加载电压来进行通讯，如果手机支持QC1.0快充，会由芯片控制提高电压，而如果支持QC2.0快充，电路会再判断一次电源是否支持Quick Charge2.0，如果电源支持，手机再请求电源适配器提供更高的电压。

   高电压低电流·联发科PumpExpress

  联发科(MTK)自有的快充方案PumpExpress简称PE，采用了和高通QC快充同样的高电压低电流方式，均会在充电时在手机与充电器间进行通讯，而区别在于其通讯协议的不同，联发科PumpExpress技术是通过手机与充电器间有规律的VBUS电流脉冲来实现的。

  Pump express采用的是减少恒流充电时间的快速充电方式;由于变压器的“负载调制”特性，也就是当次级线圈接上负载后，初级线圈的电压和电流会产生变化，Pump express因此利用VBUS上的电流的变化来不断调整恒流阶段的充电电压。

  PumpExpress技术目前最高电压同样支持9V，但其与QC技术的区别在于在9V与5V之间，PE技术还提供了7V的输出。而联发科在2015年7月份已经推出了PumpExpress Plus技术，已经可以提供24W(12V)甚至更高功率的输出，与之前的PE技术分别应用于高容量与低容量电池中。

  低电压高电流·OPPO VOOC闪充

  采用低电压高电流的有国内厂商OPPO的VOOC闪充技术。VOOC闪充是全球第一个量产商用的快充方案，采用高电流低电压充电方案，使用5V电压和5A超高电流对电池进行充电，将最快充电速度提升四倍以上。其原理是使用MCU单片微型计算机来取代传统充电电路中的降压电路。智能的MCU管理芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。如果支持，将会分段横流的实现阶段性电流的输出;如果检测到不支持，会自动使用稳定充电电流实现慢速充电。

  VOOC闪充系统中两样与众不同的硬件设计——7针micro USB接口和8金属触点电池以及相对应的内部MCU电路;电池部分可以理解为一个普通两块电池形成的串联，按照输出为5A算，VOOC闪充就相当于是在分别用2.5A的电流给这两块电池充电。该方案会在快速充电30分钟后放慢充电速度，进入涓流充电阶段来防止电池过冲及发热。这种方案充电效率高、速度快，安全性高，但初代适配器体型较大，需使用专用适配器及充电线。

  为了防止电池或者充电器见过热，上面说的高电压低电流或者低电压高电流，无论哪一种，它们在实际充电时，电压电流也是随着充电的过程随时变化的。既然充电功率等于充电电压与电流功率的乘积，那么除了以上提高电压或者电流方案外，当然也可以同时提高电压电流的方案，苹果和TI(德州仪器)也提出了自家的快充技术，但也不外乎这几种方案。不过需要提醒的是，无论轮哪种方案，充电电压或电流并不是无限制的，充电功率过高，超出电池存储速度(转化速度)，必然会损坏电池，减少电池寿命，严重的可能会发生燃烧甚至爆炸。