手機快充技術

 

2018年12月2日

QC/PD/Super Charger/Super VOOC

手機隨著螢幕加大、效能提升,耗電量也隨時提高,為了讓使用者能更長時間的使用手機,不少廠商發展出快速充電技術,讓使用者在短時間內就能恢復手機電力。
由於功率與電壓和電流的大小有關,目前「快充」主要分為以下三種作法:
1.提高充電電壓
2.提高充電電流
3.同時提高電壓及電流

目前各廠商發展出了不同的快充方式

高通推出 QuickCharge 快充技術(簡稱QC)
讓搭載高通處理器的手機可以採用 QC 快充技術
高通很早就開始發展快速充電技術 QuickCharge,早在2013 年,高通就意識到了「快充」對智能手機的重要性,當時就推出了Quick Charge 1.0 標準,通過提高輸入電流來提高充電效率,讓搭載驍龍600 處理器的手機支持「5V 2A」充電。
現今大部分使用高通驍龍處理器的手機都能使用 QC 快充,甚至連三星推出的Exynos高階處理器也支援 QC 快充規格,也因此高通的 QC 快充是目前市面上最普及的快充規格了。
目前高通的快充技術已經發展到 QC4+版本,透過三項技術來達到最快15分鐘充電50%的效果,這三項技術分別為雙通道充電、智慧散熱技術、進階安全設計,簡單來說就是利用在裝置上的兩個電源管理晶片將電流分成兩道,並且讓電流從比較低溫的通道來充電,這樣一來就能降低電池發熱來提升充電速度
QC4+也相容先前發表的 QC4.0、QC3.0、QC2.0快充技術,不只手機可以使用,包含行動電源、車充等將來都可以支援 QC 快充規格。



USB PD:充電最高瓦數可達100W
由於不同裝置可能會採用不同的充電埠,對於使用者來說是種困擾,因此 USB-IF 協會就跳出來統一充電規格,而這充電規格就稱為 USB PD(USB Power Delivery)
PD 充電規格一定得透過 Type-C 介面,裝置則沒有限定,包含相機、平板、筆電、螢幕等等都可以採用USB PD充電規格,使用支援PD規範的裝置充電時,最高瓦數可達100W(20Vx2A),充電裝置和充電器之間會自動判斷該用多大的電壓及電流充電

華為開發了 SuperCharge 快充技術
針對搭載麒麟Kirin 處理器的機種可以提供最高40W的充電規格
華為 SuperCharge 目前分為兩種規格,一是針對 HUAWEI Mate20 Pro 設計的40W SuperCharge,透過10V/4A的大電壓大電流20分鐘就能快充50%的電量
另外還有提供給高階手機例如 HUAWEI Mate 20X 或 HUAWEI Mate 20的22.5W SuperCharge,以5V/4.5A的低電壓大電流充電30分鐘大約能達到60%的電力。由於手機內具備智慧充電晶片,只要是搭配支援 SuperCharge 的充電器以及充電線材,手機就能智慧調整以最高效率的電壓和電流來充電,避免在手機內部降電壓造成的損耗,也能減少充電時的發熱情形。



OPPO開發了 VOOC閃充/SuperVOOC閃充 快充技術
VOOC 是由 OPPO 制定的充電規格,由於micro USB 接口限制了輸入電流的大小,因此OPPO 乾脆將整套充電系統進行定制——充電器、充電線、手機內部電路都進行改造,並採用電池多線路充電的方法,使得VOOC 閃存能夠以5V/4A進行充電。
而Super VOOC 是由 VOOC進化而來,將原本規格5V/4A的 VOOC閃充 充電,提升到10V/5A高電壓、大電流的方式,讓充電功率最高可達50W,充電10分鐘就可以得到40%的電量。
為提升充電效率,將手機內部的電池設計為雙電池芯的配置,當10V的電壓輸入到手機時會以5V的電壓分別充到兩個電芯中,確保充電時手機能維持在安全電壓的同時,也減少了高電壓進入手機內部降壓過程所產生的損耗,還能減少發熱,提升充電轉換率。



「快充」是一整套的充電解決方案,需要手機內置的電源管理芯片、充電線、充電器三部分共同協調,缺一不可。
也就是說,不論是哪一種快充技術,都必須使用指定的充電器才能提供快充功能,且手機本身也得具備對應的快充技術

iPhone 就是一個典型的例子。儘管iPhone 8、iPhone X 已經支持PD快充,但隨機配的充電頭卻是5V/1A的規格,滿載時功率也僅僅只有5W,充電功率極低,無法達到快充所需功率。

此外,由於廠商之間存在競爭關係,因此儘管快充實現原理相似,但彼此之間存在相容性問題,因此要提升充電效率,首要的是選擇相容性好的充電器。



Type C

歸根結底,手機快充所需大電流的癥結所在,就是那個小小的micro USB 接口,近年來搭載USB-C 接口(全稱USB Type-C)的手機越來越多。
USB- C 可以說是未來接口標準,有以下幾個重要特性:
支持正反插拔
兼容USB 3.1 標準,最快支持10Gbit/s 傳輸
支持USB Power Delivery 充電協議,最大可以提供20V/5A(100W) 的電力,並且可雙向供電
支持DisplayPort,可以輸出音頻與視頻