背景
智能手机发展这么些年,屏幕显示越来越清晰,拍照像素越来越高,处理器性能越来越强,运行内存甚至开始超过PC,不过手机的续航还是一个问题:处理器性能以及一系列的增强无疑对电池是一个巨大的挑战,在电池容量不能有较大提升的情况下,缩短手机的充电时间无疑是另一个选择,而近几年手机快充也有了较大的发展,从5V 1A到5V 2A,加大电流充电,然后是5V 2A到9V 2A,加大电压充电,到现在的65W闪充,采用了更尖端的技术。快充技术已经逐渐成为手机一个差异化的卖点,并且依然在竞争中快速发展。
初级阶段:如何实现快充?
快充就是提高手机的充电功率,无疑有两种方式:
1. 提高电压: 高压充电也就是提升电压,就是现在常见的9V 2A,为什么要采取高压?最主要的就是由于大部分线材在设计的时候都没有考虑传输2A以上的电流,所以在不换线材的情况下电流是一个定死的值,最大为2A。所以如果不换线材只能够提升电压,这也是高压快充的一个优点:不用重新换更好材料线材,通用性强,一定情况下减小了成本。不过它的缺点也是非常致命的:由于手机电池截至电压的限制,高压输入后必须先降压到电池的截至电压以下,而在这个过程中电池ic转化效率不是百分之百,也就是有能量损失。我们都知道在电路中的能量损失以热能的形式,所以高压快充很容易导致手机发热,这对于手机内部的电子元件来说是非常致命的,更严重的话对人身安全都有一定的威胁。
2. 提高电流:与高压快充相对应的就是低压快充也就是提高电流,旧线材无法支持大电流?我有钱我换个材料不就行了吗!所以一般低压充电都要重新研发设计包括充电线的一整套设备。而低压快充的优点就是弥补了高压快充的缺点:低压快充将充电控制电路移植到了充电器,将发热源移植到了适配器,转移手机内部的发热问题。而缺点也十分明显:羊毛出在羊身上,研究设计等一系列成本无疑在价格上有所体现。(我冇钱啊)
从上述我们可以看出:低压快充的缺点就是高压快充的优点,而高压快充的缺点就是低压快充的优点。而在最初线材最大传输电流为2A的限制下好像快充已经止步于此?不,你忘记了现在的Type-C接口(对就是那个支持正反查的充电头,光是这一点我相信很多人都爱死了),现在的Type-C最大输出功率100W,最大电流5A,再加上更先进的技术我们进入了快充的高级阶段
高级阶段:如何进一步实现快充?——电荷泵技术和串联双电芯
1.电荷泵技术:电荷泵技术是一种直流-直流转换器,利用电容作为储能元件,进行电压电流转换。以华为的SuperCharge超级快充为例,手机输入端的电流电压是 10V/4A(Type C 接口最大限流 5A),进入手机后通过电荷泵转换为 5V/8A,最终在手机内部营造出了一个5V/8A低压大电流的充电环境。(先将电荷量储存起来然后低压高电流的形式释放)。优点:减少降压过程中丢失的功率损失,充电转化效率几乎可以达到 100%。
2.串联双电芯: 通过定制技术将电池分为两块串联同时充电,根据串联分压的原理每块电池分到的电压就减小了一半,这样不仅提高了效率也同时降低了发热。这就是OPPO SuperVOOC超级闪充的方法。
快充不安全?
有人说快充影响手机电池寿命?不妨我们先探讨一下电池寿命的问题
从原理上来看,电池的损害基本上来源于两方面:
1. 一方面是在电池充放电的时候,电池的阴极与阳极会随着离子的释放和吸收而缩小和膨胀,长时间快充会破坏电池上的化学物质,导致电池寿命缩短。
2. 另一方面在快充时,由于电流的比较高,电流的热效应会加剧,导致电池会产生高温,高温也会让容量骤减和电芯永久性损坏的现象。