快充到底是什麼?
2020年09月22日00:05

  一、快充的定義

  什麼樣才是快充?以功率為判斷嗎?以電壓為判斷標準嗎?以接口為判斷標準嗎?這得要綜合考慮。

  對於快充的定義目前並沒有相關組織機構進行過明確的判定,每個人對於快充都有自己一套理解。

  快,區別於慢,有參照才能作為判斷依據。

  USB標準供電電壓5V,iPhone 11使用Apple5V1A 5W充電那肯定是歸納入慢充毫無疑問的,而改用APPLE2.4A協議達到12W充電功率,或使用USB-C to Lightning通過PD充電器獲取超過18W的功率,這兩種都是快充。

  Android陣型方面,通過QC提升電壓的也可以歸納入快充,VOOC、SCP等改變低壓大電流的也是快充,PD超大功率充電當然也是快充。

  簡單來說,採用不同手段達到提升充電功率的方法,都可以歸納為快充。

  二、快充是什麼時候出來的?

  早在Nokia年代,電子產品維持續航的手段大多採用更換電池的方式,當時的電子產品功能單一耗電量低,一塊電池可以用幾天,需要延長續航帶上幾塊電池是正常操作,可以說當時市場沒有快充需求。

  直到SamsungNote巨屏手機上市,配套的充電器第一次出現奇葩的規格,輸出電壓並非5V而是5.3V,並帶有線損補償功能抵消線材的壓降損耗以提升充電功率,這時候用戶發覺這個充電器充電速度比其他5V充電器快多了,擁有了快慢對比,於是“快充”這個體驗第一次模模糊糊地誕生。

  2014年OPPO推出搭載VOOC閃充的Find7手機,充電五分鐘通話兩小時深入人心,但僅是OPPO用戶享受到這種樂趣。2015年高通QC2.0手機海量上市,基於通用技術標準與多種第三方配件的選擇,此時快充正式拉開了帷幕,大部分用戶首次享受到快速充電帶來樂趣。

  三、USB-C大統一推動PD快充發展

  早在2013年12月,美國USB-IF協會就公佈了USB-C接口,隨後2014年相關產業鏈開始已經準備好進行大規模量產。USB-C接口支援雙面盲插,解決了設備端肉眼觀測正反再插入的體驗。高達24pin的引腳讓接口支援100W電力傳輸20Gbps數據傳輸,並在後期PD3.0標準中加入了PPS電壓子集,擁有可持續發展潛力。

  2015年誕生了許多首次配備USB-C的產品,首款USB-C手機樂視超級手機1、首款USB-C筆記本New Macbook、首款平板Nokia N1、首款USB-C充電器Apple 29W、首款USB-C充電寶羽博YB-CP1,這些先行者為日後USB PD迅速普及做出了推動作用。

  USB-C接口的大統一讓行業充滿了生機,各類PD快充配件物美價廉,經過數年的市場發展,2020年USB PD快充幾乎進入了所有主流電子產品中。

  四、快充系統的組成

  快充系統由三大件組成,負責提供電力的的充電器(電源適配器),電力傳輸用的線纜(數據線),接收端設備(數碼產品),他們每一個都是快充系統的參與者。

  1、快充充電器

  以前因為電壓需求不同接口不同,每一款設備都需要對應的充電器,插線板上密密麻麻插滿了不同充電器。如今USB PD先進的通訊機製讓不同設備均可以與充電器通訊交流,索取自己需求匹配的電壓,不管是高達100W的大功率筆記本還是只有幾瓦的TWS耳機,都可以使用同一個PD充電器充電,並且多口充電器還可以提供一對多服務。

  從器件上來看,傳統矽基充電器體積巨大攜帶不方便,想要縮小充電器體積必須提高開關頻率,而傳統矽基半導體無法滿足高頻特性,所以充電器體積一直維持在較大的水平。

  2018年ANKER成功量產化首款氮化镓充電器,宣告充電器進入了另一個次元。氮化镓充電器高頻高效可以使用更小的變壓器、電容、電感等器件,再配合立體堆疊設計,相同功率下氮化镓充電器體積比傳統充電器縮小近一半。

  2、快充線纜

  快充除了充電器還需要用到數據線,用於快充的數據線主要分為USB-C to USB-C、USB-C to Lightning、USB-C to USB-A三種。

  USB-C to USB-C也就是常說的CC線,根據線材規格與是否帶5A E-Marker芯片可以區分為60W電力傳輸線材與100W電力傳輸線材,用戶如需要超過3A電流使用必須要搭配5A E-Marker線材使用。CC線已成為Android手機、平板、筆記本最通用的線材。

  USB-C to Lightning是Apple推出用於接入PD充電器的特殊線材,適用設備包括了iPhone、AirPods、中低端款iPad等Apple設備,作為Lightning線材每一根都需要通過MFi認證。

  USB-C to USB-A有兩種,一種是特殊規格主要用於某些特殊快充設備使用,例如華為低壓快充SCP、例如OPPO系低壓快充VOOC、例如小米私有魔改快充;另一種是通用線材,通用線材不支援PD快充,只支援QC、AFC、FCP、PE等快充。

  3、設備

  2020年大部分數碼產品均支援快充,Android手機、iPhone8以後的機型、iPad、筆記本、遊戲機、TWS耳機、智能穿戴等主流設備都支援USB PD充電。

  五、未來快充技術核心

  我們以快充技術突飛猛進的手機作為例子,幾年前主流手機QC快充功率停滯在18W很長一段時間,充滿時間在2個小時左右,至於為什麼維持了多年?那是因為因為用起來還行,但成本低簡單粗暴的QC高壓快充帶來的熱量說不上有什麼好體驗。於是華為、OPPO開始走低壓直充路線,速度更快不會有太多熱量,相比起QC具有很大優勢,充電速度1小時左右,有了一定提升。

  而下面這幾種應用在快充上的技術已穩定成熟,相比起以前種種緩慢的進化,達到了跨代升級的程度,並且可以定為未來數年乃至十年快速主流技術。

  1、電荷泵

  快充技術出現重大階梯級的飛躍是在2017年,魅族在MWC 2017上全球首發了55W Super mCharge快充技術,展示出當時十分超前的電荷泵技術,為日後各種快充發展路線提供了技術驗證價值。電荷泵芯片可以提供分壓功能,充電器提高電壓進行傳輸不再需要粗壯的線材傳遞大電流,減少線路損耗,進入手機內再通過電荷泵轉化為低壓大電流,整套系統效率極高遠超其他降壓IC。

  2、串聯直充技術

  2018年OPPO推出了串聯電池的10V5A高壓直充技術,手機內造成發熱的的轉化電路遷移到充電器上,兩片4.4V電池串聯後變為8.8V電池組,充電電壓與電池組電壓不存大壓差,做到低熱量與快充同時兼顧。

  3、石墨烯基電池

  2020年,快充最核心的電池終於迎來材料變革,石墨烯基電池大規模量產讓超大功率快充得以脫離PPT圖紙,搭配電荷泵與串充技術,手機充電功率在歷史上首次突破100W大關,甚至還超越了筆記本功率,OPPO、VIVO、小米均已成功量產超過100W快充的旗艦手機,充滿速度以分鐘為單位計算。

  總結

  2020年手機三大性能賣點分別是處理器、鏡頭、快充,充電從一開始不起眼發展到作為數碼產品關鍵模塊經曆了漫長的過程,只需要數十分鐘即可為數碼產品迅速恢復電力繼續使用。從技術來看,電子產品龐大的快充市場需求推動了產業鏈的發展,加快了材料學的研發速度,量產成本的逐漸下降最終受惠的也是消費者。超大功率快充讓你根本察覺不到他的存在,沒回過神來已經充滿,無聲無息減少用戶的等待時間盡情享受生活。好啦這期充電雜談到此結束,我是Yubeii,大家有什麼想討論的話題可以留言告知,我們下一期再見。

  來源:充電頭網

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