03.04 快充是什么,有哪些关于快充的标准?

Technolog


快充是一种能使手机在短时间内充满电的快速充电技术,快充技术的本质就是提高充电功率。


电池容量是固定的,想要续航长,要不增大电池容量要不降低功耗,这两个方向进展都比较缓慢,所以厂商们曲线救国,不如提高充电速度,假装续航很长。

物理定理说过:功率(P)=电压(U)x电流(I),在电池电量一定的情况,功率标志着充电速度。我们平时说的5V-2A-10W,9V-2A-18W,5V-4.5A-22.5W等都是如此。

市面上流行的OPPO VOOC闪充、一加Dash闪充、华为的SuperCharge,以及经常提及的QC3.0快充、PEP快充都是低压高电流or高压低电流充电方案。只不过低压高电流方案需要特定的充电器数据线,而高压低电流老发热。

所谓闪充、SuperXXX也都是快充,换个名字而已。

不过说起快充标准的话,因为最近国际上有新的趋势,有必要花点时间弄清楚。

USB PD(USB Power Delivery功率传输协议)

去年这时候,USB-IF组织发布了USB PD 3.0的重要更新,正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply),成功收编了高通的QC 4.0,并与我国工信部的泰尔实验室达成了共识,预计将与国标实现统一。且谷歌同样在最新的Android 7.0 OEM规范中强调:快充技术必须支持USB PD。

绝大多数快充都都是通过协同调整电流电压来进行快充的,因为在不同的电量阶段最合适的充电电压和电流是不一样的,为了达到最高的充电效率和安全性就需要不断调整充电电流和电压。因为手机充电都要通过USB、国标和谷歌都通过了USB PD方案,所以以后很有可能不同品牌的充电器数据线能通用,我们再也不用提心吊胆了。USB PD属于高压低电流方案。

高通Quick Charge

高通Quick Charge方案是高压低电流的典型代表,恒定电流,加大充电器到手机USB端口的电压来实现更大的充电功率。最早的QC 1.0仅仅支持最高5V/2A的充电功率,到QC 2.0可以兼容5V/9V/12V/20V四档充电电压,并且达到最大3A的充电电流水准。而Quick Charge 3.0则是在QC 2.0的基础上进行的改进,以200mV增量为一档,支持3.6V到20V的工作电压动态调节。这样一来,手机厂商就能够根据自家产品的需求调整到最佳电压,从而达到预期的电流,提升手机的充电效率。4.0在用上平行充电技术Dual Charge后,充电速度和安全性都有显著提升。

MTP Pump Express Plus快充技术

PEorPEP技术都是联发科家的。PEP同高通QC方案,PE则是低压高电流技术。Pump Express 3.0称能够在20分钟内为智能手机充满70%电量,同时相比PumpExpress Plus功耗减少50%,间接降低发热。相比QC 3.0的200mV为一档的增量的做法,PumpExpress 3.0电压微调幅度仅为10mV,理论最高可提供5A充电电流,魅族的mCharge方案正是基于此。


锋潮评测室


这年头如果哪个旗舰机型不配置个快充技术都不好意卖了。也是,用户对手机的充电速度和手机的续航能力要求越来越高,所以即便是千元机阵容也纷纷以快充为荣。

快充是什么,快充实现的原理

快充,顾名思义就是“快速充电”。是手机厂商为了变相提高手机续航能力的一种方法。初中物理就有:功率P= 电压U * 电流I,在电池电量一定的情况下,功率标志着充电速度,所以提供充电速度可以有一下三种方法:

  • 高电源恒定电流模式
  • 低电压高电流模式

  • 高电压高电流模式

其实就是保持功率不变的情况下,要么提高电流,要么提高电压,还有更牛逼点的就是把电流和电压都搞上去。

关于快充标准

在讲快充标准之前先说下USB PD协议,也就是Power Delivery功率传输协议。这套协议基于USB 3.1,针对USB-C,充电功率最高可达100W。

根据Google官方Android兼容性定义文档,建议收集厂商在USB-C接口设备商使用标准的USB PD协议。

市面上有哪些常用的快充技术

根据之前说的,快充其实就是提高电流或者电压,更或者是同时提高电压和电流,于是衍生出市面上各种各样的快充电技术:

高压代表:

  • 高通Quick Charge

  • 联发科 Pump Express
  • 三星 Fast Charging

低压大电流代表

  • OPPO VOOC 闪充
  • 华为的Super Charge

高压大电流代表

  • 魅族 Super mCharge


天边一朵云


目前的充电标准一共4种,分别为USB标准、苹果标准、MTK标准。

1.USB标准

USB标准又分为:

USB 1.0、2.0:5V/500mA;

USB 3.0:5V/900mA;

USB Battery Charge 1.2(BC1.2):5V/500mA、5V/1.5A;

USB Type-C:5V/500mA、5V/900mA、5V/1.5A、5V/3A;

USB Power Delivery 2 v1.1:5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A;

USB Type-C接口的充电器可以为手机提供15W(5V/3A)的充电功率

2.高通标准

高通在2015年9月15日发布了Quick Charge 3.0(QC3.0),比起还没全面普及的QC2.0技术 提升了27%的充电速度,减少功率损耗45%。高通快速充电使用的是提高电压的方式来减少线损,高通到目前一共有三代快速充电技术,分别是:

高通QC1.0:输出规格5V/2A,基本都是骁龙600平台;

高通QC2.0:输出规格5V/9V/12V三档,最大电流3A,也就是目前使用最广泛的一种快速充电技术;支持的平台包括了骁龙200/400/410/615/800/801/805/810,另外也授权给其他厂商使用,例如三星的快速充电技术、Intel的BoostMaster快速充电技术其实也属于高通QC2.0;

高通QC3.0:使用了被称为最佳电压智能协商(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV)的算法,支持3.6V到20V的工作电压动态调节,以200mV为步进。兼容的平台包括了高通骁龙820、620、618、617和430,并且向下兼容QC2.0和QC1.0的设备,可以使用在USB Type-A接口、USB micro接口和USB Type-C接口上。

3.苹果标准

苹果的iOS设备接口基于USB,接口电源的规格比较简单,分为5V/1A、5V/2.1A两种,都是通过在充电器的D+和D-配置不同的识别电阻进行识别。

5V/1A:iPhone、iPod Touch都使用5V/1A的充电规格,充电使用;

5V/2.1A,提供给iPad、iPhone带Plus充电使用;

相对来说苹果iPhone的电池容量小,充电技术也比较单一,需求方面暂时没有出现什么问题,iPad电池容量大,5V/2.1A的充电规格出现得比较早。

4.MTK的Pump Express快充技术

MTK的MTP Pump Express快充技术分为两种,一种带Plus一种不带Plus,带Plus的可以支持到9V/12V,从规格来看,普通的Pump Express支持前者,充电电流不超过2A,而支持Pump Express Plus的产品则可以达到12V/3A,这一类产品目前市面上比较少,魅族的移动电源和魅族支持mCharge的手机属于这一类产品。

MTK官方规格

除了以上4种使用广泛的快速充电技术,另外还有一种叫VOOC的闪充技术,来自于OPPO,也就是文章开头所提到的“充电5分钟,通话两小时”这句广告语所使用的充电技术。OPPO使用的做法是采用了高达4.5A的电流对电池进行充电,配合8触点电池和7Pin的USB接口,增加传输的触点数量有利于减少接触损耗,本来MicroUSB接口只有寥寥几个Pin无法承受大电流也得到改善,这也属于快速充电的一种, 但不属于平台化的产品,并没有普及。


超能网


快充,顾名思义就是快速充电。目前,快充早已进入了我们日常生活中,比如电动汽车、智能手机、移动电源等。尤其在手机上,快充已经从以往高端旗舰专属功能,成为了当下智能手机的标配。

那么,关于快充,其到底又有哪些标准呢?抛开那些高深的学术原理,现在我们就以大家日常生活中触手可及的产品为例,来了解一下智能手机的快充之别。

简言之,目前广泛运用于智能手机中的快充,主要可以分为“高压低电流”以及“低压高电流”两大流派;再往下细分具体可分为高通QuickCharge、联发科PumpExpress、OPPO VOOC(一加DASH)以及华为SuperCharge这几大主流快充技术方案。而在上述几种快充技术,高通的QuickCharge以及联发科的PumpExpress属于高压低电流流派;而OPPO VOOC、一加DASH以及华为SuperCharge则属于低压高电流流派。

当然,除了这这里列举的几种,还有许多厂商时基于某一快充技术“定制”,推出了自家快充,比如三星的FastCharge、是脱身于高通QC快充;而魅族的mCharge则基于联发科的PEP。

那么,快充中的高压低电流与低压高电流二者之间差异又体现在哪里?简单地说,高压低电流只需加入特定的电源管理和识别芯片即可实现快充,并且还能够与目前的Micro USB和数据线兼容。但是这种流派的缺点在于,在实现快充时设备发烫严重。这一点,相信大家平日给三星、小米、魅族等手机快充时,大家可直接感受到。

至于低压高电流,虽然同样需要电源管理以及识别芯片,但是为了承载更高的电流,厂商必须得对充电头、USB接口、数据线以及手机进行硬件上的定制改装,因此相较于高压方案,这一方案成本会更高,不过胜在能够在快充时对发热进行良好的控制,从而使得用户可以边充边玩且不会烫手。举个例子,一加CEO刘作虎通常会将此作为一个卖点来宣传,可以边充电边打游戏。

根据目前市面上存在情况来看,采用高压快充方案的手机品牌有小米、三星、索尼、中兴、联想、乐视等,这些品牌的快充充电器基本可以通用。不过由于一些手机厂商采用了自己定制的快充识别协议,比如vivo、魅族等,这些品牌产品就不支持其他品牌充电头的快充。

而采用低压快充方案的品牌有华为、OPPO、一加等。这些厂商均不支持其他品牌快充头,仅支持使用自家的官方原配件,同时由于成本原因,这些官方原配件价格都更加昂贵。

最后需要注意的是,快充只是目前电池技术近年来无实质突破的“曲线救国”解决方法,因此仍然无法使大家摆脱智能手机“一天一充”的难题。不过,相信随着技术的不断发展,例如更新型的电池材料(石墨烯等)出现;未来我们手机的续航问题,或许会得到更实质性的解决。当然,这一过程应该是漫长的。因为相比于手机外观设计、CMOS等方面,这些并不设计到使用安全的突破,手机电池方面显得更加谨慎一些。因为一旦操之过急,就容易重蹈昔日三星Note7的覆辙。


Tech情报局


当今社会,许多便携式可移动电子产品功能越加丰富,电能消耗越来越快,因此,需要续航能力更强、容量更大的可充电电池为设备提供电源。而快充适应于电子产品快速发展需求,也成为人们关注焦点。


为了解决上述的问题,一是要增加电池容量,二是研究可快速充电的方法。而锂电池的应用为增加容量以及快速充电提供帮助,主要是锂电池相比其它电池具有显著优势。

1、锂电池能量密度高。

2、锂电池开路电压可达3.3V~4.2V,明显高于其它正离子电池。

3、相比于其它电池,锂电池使用寿命高达6年以上。

4、锂电池自放电小,工作温度范围宽。

5、锂电池可以大电流充电。

6、锂电池无记忆效应,在充电之前不要放掉剩余电荷,随时随刻可充电,而后期的维护比较方便。


上述了锂电池五六个优点,而题目说的快充,正是用到锂电池第五个优点,它的这一优点为快充提供了可能。现在,锂电池快充技术有三种,一是保持充电电压恒定,来增大充电电流。二是保持充电电流恒定,来增大充电电压。三是提高充电电压,增大充电电流。无论采用那种快充方式,整个充电过程都需要精确控制。

目前,很多手机厂商都自称自家快充技术一流,可是快充标准的缺失,使得市面上出现各式各样的快充标准。还有就是供应链自己制定的快充标准,像高通、华为、魅族、OPPO等。因此,像各式各样的快充标准又不互相兼容,所以导致我们的使用在些因素下带来不便。


因此由上所述,快充标准应该得有统一的标准了。在《移动通信终端用快速充电技术要求和测试办法》中就有明确规定快速充电标准。

一是统一充快速充电的充电方式、二是统一快速充电的通信协议、三是规定快速充电的安全性能、四是规定快速充电的电器特性、五是规定快速充电的可靠性等。因此题目说的快充是什么,就是给电子产品提供快速充电。


Talk工控小白


手机快充技术发展有好多年了,各厂家的充电技术也不太一样,但却有一个标准。那就是泰尔论坛研讨会上,结论出的中国首部快充标准《通信终端快速充电技术要求和测试方法》该书定义的快充效果:由适配器、线缆和终端组成的充电系统,从初始充电开始至充电30分钟后,它的平均电流要等于或大于3A,充电总量等于或大于电池额定容量的60%。

快充模式分为

A通过提高适配器的输出电压来提高终端充电功率和速率。

B通过提高适配器的输出电流来提高终端充电功率和速率。

快充标准协议

A-高通协议

B-华为快充协议

C-USB PD协议

D-MTK协议

E-VOOC闪充协议


花開富贵来


对于现代人来说,家中有多台电脑、手机以及其他随身数码“装备”,早已是司空见惯。但设备一多,一个严重影响使用体验的问题就会暴露出来:充电。

设备一多,充电就成了最大的难关

就在上周,知名外媒GSMArena刊发了一篇名为《Faster charging vs wider support》的文章,变相吐槽了如今智能手机的充电体验。

举例而言,或许一款旗舰手机使用原厂充电器能够达到28W甚至更高的充电功率,一小时就能充满;但是用同样的充电器给另外一个品牌的智能手机充电,要么因为接口规范不同,完全无法充入电量,要么即使可以充电,其功率也被限制在最低的慢充标准上,其结果是,仅有一款手机很快充满,但用户却还是不得不等待上好几个小时……

很显然,这样的体验十分糟糕。而它背后的原因,便是手机厂商(特别是一线大厂)在快充技术标准上各自为战,互相仅有最低限度的兼容性的事实。

私有快充无法兼容?这其实是个历史问题

为什么手机上厂商之间的快充技术不能统一?过去的一种观点是:因为行业通行的那几个快充方案不够优秀,所以手机厂商们为了增强产品的竞争力,便倾向于研发差异化的私有快充技术。

乍看之下,这样的说法是有一定合理性的。众所周知,过去,智能手机的快充技术多半是由手机芯片供应商主导的。诸如高通的QuickCharge、联发科PumpExpress,本质上都是给自家SoC增加卖点的“添头”,因此这类快充技术自然而然地就会存在两个问题:一是参数设定较为保守、充电速度不够“快”;二是具体版本和手机使用的主控型号绑定,只有使用顶级主控的旗舰手机才能用更高版本的快充,而入门型号的手机就只被允许使用更老、更慢的快充技术版本。

如此一来,手机厂商们为了在一些特定的产品上实现更好的体验,自行“魔改”一些私有快充方案,其实当初也确实有迫不得已的原因。譬如给需要边充边玩的游戏手机配备低压快充,给对于续航非常重视的商务旗舰配上功率更大的充电方案等等,曾经都是完全可以理解的。而既然是私有非公版方案,和其他品牌、甚至是和自家的中低端产品不兼容,其实也不奇怪。

“救世主”早就诞生了,可是……

但是,请注意——因为公版快充不给力、所以手机厂商自研了性能更好、但兼容性缺乏的私有快充技术,这一条理由要说成立,也必须加上一个时间上的限定“曾经”。因为,早在2017年初,一种全新的快充技术就已经超越了现有所有的快充方案,而且还得到了不少业界大拿的公开“站台”。

这,就是USB-PD 3.0,一种由USB-IF组织提出,作为所有USB接口未来“公版方案”的超级快充技术。

USB-PD 3.0快充有多快?它的充电功率高达100W,相当于现在旗舰智能手机平均水平的四倍。

USB-PD 3.0快充的兼容性有多好?它的提出方USB-IF协会负责USB接口的全球研发和迭代工作,理论上只要是使用USB Type-C接口供电的设备,不管是智能手机、笔记本电脑还是台式机显示器,都可以使用USB-PD 3.0快充协议进行供电。

USB-PD 3.0快充有多“主流”?在它诞生的同一年,谷歌就在Android 7.0的相关技术规范中提出,搭载Android 7.0的智能手机,如果要支持快充,必须要支持USB-PD 3.0。而早在前一年,苹果MacBook系列笔记本就已经用上了USB-PD协议作为供电输入方案。时至今日,USB-PD 3.0快充协议已经“收编”了一大票主流快充技术作为它的“子集”,并且成为了中国官方的手机快充国标方案之一。

那么,问题就来了——为什么我们至今也没看到几个采用USB-PD 3.0快充技术的手机呢?

商业利益阻碍技术进步,但好在并不能长久

究其原因,USB-PD技术成熟、兼容性好、受到谷歌等相关企业与部门的大力推广,但它却有一个最大的“罪过”,那就是抢了手机厂商的饭碗,并提高了他们的产品成本。

要知道,手机厂商自主搞出来的那些私有快充方案,虽然性能比起USB-PD差了老远,但胜在不需要缴纳专利费,甚至还能对外授权,这一来一去,其实就是不少的收入。

其次,USB-PD 3.0快充规定,所搭载的设备必须使用USB Type-C接口,也许这对于一些高价的旗舰手机来说不算什么。但毕竟Type-C接口的成本,比起旧式的microUSB来说要贵出许多——数量一大,这成本差异,其实就不可小觑了。

最后,相比于仅仅是在手机上换个接口,换个型号的快充芯片就能“支持”USB-PD快充技术,所配套的PD充电器可就真不是一般的贵了——当然,手机厂商们“不舍得”、或者说“不愿意”也就不是不能理解。

对于消费者来说,这种情况显然是变相地损害了他们的利益——但是别担心,它也持续不了太久了。一方面是因为国标的约束力,而另一方面来说,就在前段时间,USB-IF协会也刚刚公布了全新的USB 3.2技术规范:新规范废除了以往所有的的旧式USB接口,仅留下了Type-C这一种单一的接口形状,与此同时,USB-PD快充也自然而然成为了“标配”。

换句话说,就在不久的将来,USB-PD快充将会伴随着Type-C接口的换代普及,成为所有USB设备的标配快充技术。到了那个时候,或许我们才能真正迎来无需担心不兼容,也无需准备多个不同规格充电器的便捷快充体验吧!


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