快充技術發展到今天可以說已經比較成熟。在電池技術無法取得突破性成果的今天,快速充電技術可以說是最佳以及最合理的續航解決方案。但是快充也不是表面上看上去的那么簡單,那么接下來小編就跟讀者一起探討一下快充技術。
充電5分鐘,通話2小時,當我們被這句廣告詞洗腦的背后,實則有OPPO家的VOOC閃充擔當硬實力。目前在OPPO主流智能手機中均適配有閃充技術,與高通自家Quick Charge有分庭抗禮之勢。但是,由于VOOC不對外兼容其他手機,對于沒用過OPPO閃充手機的用戶,對VOOC還是有點陌生,本期技術分期也為大家揭開VOOC閃充在“充電5分鐘,通話2小時”背后的技術支撐。
什么是VOOC閃充:
VOOC 閃充是OPPO研發的擁有18項專利的低電壓快速充電技術。其采用低電壓高電流模式,保證充電速度的同時也能減少手機充電時適配器與手機的發熱情況。目前支持VOOC閃充的手機有OPPO Find 7、OPPO N3、 OPPO R5、OPPO U3、OPPO R7、OPPO R7 Plus、OPPO R7s共計7款,OPPO官方數據稱,VOOC閃充相比傳統充電速度提高4倍之多。30分鐘可充到3000mAh電池的75%,而且充5分鐘就可以通話2 個小時。
注:
“充電 5 分鐘,通話 2 小時”數據基于特定環境下由實驗室檢測所得。實際充電效果因電池容量和溫度等因素影響或有差異,實際通話時間因手機使用狀態和使用環境不同而有所差異。
VOOC閃充家族:
VOOC 不僅僅只在手機中標配一個充電頭來規劃自己的閃充版圖,旗下打造的“VOOC閃充生活圈”,由 “VOOC 閃充移動電源”、“ VOOC 車載閃充”和“1560多家OPPO閃充加油站 ” 組成,另外,OPPO 還提供單獨包裝的“VOOC mini 電源適配器”售賣。
OPPO 根據一個人生活的主要活動范圍,針對性地提供了解決方案。在家或者辦公室可使用“VOOC 電源適配器”;在出差時可以使用“VOOC閃充移動電源”;在開車的路上,可以使用“ VOOC 車載閃充”;即使你在逛街時,沒有帶上述任何周邊配件,也可以到1560家OPPO體驗店去享受免費充電服務,而這1560家OPPO體驗店, 基本上涵蓋了所有地級以上城市的核心商圈(中國大概有 330 多個地級市) ,在OPPO手機中就能基于地理位置查找附近最近的閃充加油站。
VOOC閃充原理:
OPPO VOOC閃充不再使用傳統的5V 1A或者5V 2A的電壓電流充電器,而是直接將充電器的輸出提升到了5V 4A的水平,在傳統的4-5pin充電接口增加到了7pin,手機電池觸點也增加到8個(有時候手機電池不可拆卸你看不到),通過多通道的充電方式,來杜絕充電過程中的大熱量和大電流等危險情況。值得一提的是,當其他非支持VOOC閃充的手機接入閃充充電器后,也會自動降低為5V 2A的手機,保護非OPPO的手機進行充電。
為了進一步緩解大電流給手機電池充電帶來的安全隱患,VOOC閃充在適配器當中加入了一顆MCU智能芯片,從而實現了開電壓環、 分段恒流技術。假如把手機比做一輛車,普通充電的油門只有1.2L,即使踩滿油門,也只能緩慢起步,慢速前進。VOOC閃充的開電壓環將排量提升到3L以上,只要輕踩油門,就可以飛速前進。
得益于 MCU 對電流的精準調節,VOOC實現了分段恒流和變檔技術,起步時,VOOC會掛上高速檔(識別到VOOC充電),中間時,會自動跳到中速檔,讓你快速前行(大電流充電),結尾時又會切換成為低速檔,讓你平穩到站(涓流充電),防止電池過充和預防其他副作用。在實際充電過程中,我們也發現充電達到75% 時,VOOC也進入涓流狀態,以5V 2A的方式平穩充電。
值得一提的是,VOOC閃充技術也打造了從適配器到接口再到手機的全端式五重防護技術:
第一級,適配器過載保護。在前端,電流進入適配器時,其中的傳感器會實時檢測電壓電流,當檢測安全可靠時,MOSFET(保護)開關會自動打開閃充。異常就會立即閉。
第二級,閃充條件鑒定保護。電流通過適配器時,其中的MCU芯片會識別設備是否為支持閃充,只有支持才能開啟閃充,同時開啟第二級過載保護。
第三級,接口過載保護。在中段,電流進入手機時,在特別定制的7pinUSB接口處,手機內的MCU會控制第三個MOSFET(保護)開關,實行第三級過載保護。
第四級,電池過載保護。在末端,電池內的特殊IC和MOSFET(保護)開關構成了第四道防線,負責對進入電池的電壓電流實行過載保護。
第五級,電池熔絲保護。在出現異常時,電池內的保險絲會當即熔斷,物理性斷絕電流輸入。
與高通Quick Charge技術對比
其實不止OPPO一家深耕于手機快速充電技術的研究,高通在自家驍龍400、600以及800芯片上也內置有Quick Charge 2.0快速充電技術。與OPPO自家的充電技術不同的是,根據功率(P)=電壓(U)x電流(I)的計算公式,在電池容量一定的情況下,高通Quick Charge 2.0將充電電壓從5V提高到9V,將充電電流由1A暴增到1.6A,官方宣稱3300mAh的電池只要半個鐘就能充滿60%,不過為了防止電流電壓過大對手機造成影響,高通也在充電器上加入了一個智能的APSD(Automatic Power Source Detection)芯片。
值得一提的是,高通Quick Charge已經進階到3.0階段,電壓調節幅度縮小到了0.2V,最低3.6V,最高則可達20V,現階段已經宣布支持QC 3.0的芯片有驍龍820、驍龍620、驍龍618、驍龍617和驍龍430,預計相關設備將會在下年亮相,其也向下兼容Quick Charge 2.0。從早前測試,也得出VOOC與高通Quick Charge 2.0在充電方式上的差異:
一、充電速度:VOOC 閃充技術在30分鐘可以充到3000mAh的75%,也就是2250mAh,而高通Quick Charge 2.0技術在同等時間內充到的是1980mAh,由數據可得知VOOC閃充要比高通Quick Charge 2.0要快一點。由于Quick Charge 3.0未有測試樣機,所以不能進行定論。
二、安全性:從以上介紹得知,VOOC閃充除了充電器、電池共四道安全措施外,在其機身上還采用了一種非常原始的方法,即保險絲。在發現充電異常的情況下,保險絲會熔斷,中止充電過程,就像家里的電表一樣。
首先,高通的Quick Charge 2.0充電技術內置有APSD(Automatic Power Source Detection)芯片,能自動對電源進行偵測,識別電量輸入是來自什么方向,如PC、電源插座、USB等等,對每一個電量來源進行IP標記,能夠快速辨認。其次,AICL(Automactic Imput Current Limit)技術也能主動去識別電源適配器的屬性,進行智能適配,例如知曉輸入電流的大小,根據電流的大小平衡適配器輸出的電流和終端所需要的電流。
此外,高通針對充電線也有一個技術,那就是當充電線出現短路等情況時候,芯片是能夠偵測出來,從而會通過INOV技術對充電電流進行適配,以保證電流不會過大或者不穩定而導致手機終端損壞。
三、兼容性:VOOC 閃充技術是屬于OPPO獨家的技術,目前只有OPPO部分手機才能使用該技術,而高通的Quick Charge 2.0目前已經在驍龍400、600以及800芯片上進行使用,未來的3.0版本也將會適配更多高端芯片,這個方面來說,高通Quick Charge技術的兼容性更好。
除VOOC閃充和Quick Charge快充之外的快充方案:
聯發科 Pump Express Plus
聯發科的Pump Express Plus技術需要配合聯發科生產的電源管理芯片來實現,目前聯發科的MT6795上已經能支持Pump Express Plus快充技術,理論上在聯發科所有處理器平臺上使用專用的電源管理芯片都能實現快速充電功能。Pump Express Plus為充電器提供的輸出功率大于15W,受控輸出電壓增加了12、9V 和7V 三個檔位,支持 12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V 充電。聯發科Pump Express Plus也是一種高電壓小電流快充方案。
TI MaxCharge 快充技術
盡管德州儀器已經退出了手機芯片市場,但顯然其沒有完全放棄。德州儀器已經推出了業內首款采用專有 MaxCharge 技術的全集成 5A 單節鋰離子(Li-ion)電池充電器電路。與現有電池充電器相比,這款器件將充電時間減少了一半以上,最高可將充電時間減少 60%,這讓用戶可以實現快速充電的同時又不會受到發熱過量的困擾。
Apple 20V 快充技術
根據美國專利與商標局公布的專利申請顯示,蘋果正計劃為旗下設備配備輸出6V到20V的快速充電器。蘋果在專利申請描述中表示,造成目前充電時長從1小時到 3小時不等的主要限制因素是5V的電壓。隨著未來更大容量的電池將會成為標準配置, 5V 明顯不能滿足顧客快速充電的需求。 考慮到蘋果在手機市場的巨大影響力,若其推出快速充電器,想必整個市場會迅速 跟進。而且,未來的新款MacBook會放棄USB3.1而采用蘋果自家的快速接口也既有可能實現。
USB3.1 PD 充電規范
USB 標準化團體 USB 應用者論壇(USB-IF),在 2014年4月于深圳舉行的英特爾開發者會議“IDF14 Shenzhen”上公開了“Type-C”的解決方案。Type-C支持較以往提高了供電能力的“USB Power Delivery Specification(USB PD)”。USB PD 根據可供給的電力設定了 10W、18W、36W、60W、100W 五級規格,據USB-IF介紹,Type-C 連接器支持100W(20V、5A)的供電。
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