電源適配器快沖的潘多拉魔盒:快充迷霧中死亡內(nèi)核?
眾所周知,手機(jī)充電依賴(lài)4個(gè)環(huán)節(jié):充電器、數(shù)據(jù)線(xiàn)、電池以及電源管理芯片(IC),電流電壓需要經(jīng)過(guò)充電器和手機(jī)端的把控,再通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)的傳輸和電源管理芯片的控制,才能給手機(jī)充電。這4個(gè)環(huán)節(jié)決定著手機(jī)充電的安全和速度。
充電器也叫電源適配器,它的作用是把220V的居民用電電壓轉(zhuǎn)換為手機(jī)能夠承受的電壓,比如支持高通QC2.0協(xié)議的充電器,能將電壓降到12V/9V/5V再傳給手機(jī)。
數(shù)據(jù)線(xiàn)承擔(dān)著運(yùn)輸電流電壓的作用,過(guò)程中會(huì)損耗一些能量,所以數(shù)據(jù)線(xiàn)也影響著手機(jī)的充電效率。
手機(jī)電池一般都是鋰電池,它具有能量密度高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也大大減少了手機(jī)、筆記本等便攜式電子設(shè)備的重量和體積。不過(guò)鋰電池也有毛病,它的充放電電壓最好在2.4V~4.2V之間,
電源管理芯片,顧名思義是用來(lái)管理從充電器傳輸過(guò)來(lái)的電流電壓,相當(dāng)于政府機(jī)構(gòu),保證充電過(guò)程的穩(wěn)定和調(diào)控,它的出現(xiàn)也降低了鋰電池“發(fā)脾氣”的風(fēng)險(xiǎn)。手機(jī)電量快充滿(mǎn)時(shí),電源管理芯片就會(huì)開(kāi)始發(fā)揮作用,自動(dòng)減少充電電流、降低充電速度,保護(hù)電池壽命,
高電壓低電流的原理是充電器先把220V的市電轉(zhuǎn)換成12V/9V/5V這些低壓,通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳給手機(jī),然后電源管理芯片再把電壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成4.4V以下的低電壓大電流,這樣手機(jī)電池才可以承受。前期由于數(shù)據(jù)線(xiàn)只能承受2A以下的電流,傳輸過(guò)程也容易發(fā)熱,導(dǎo)致?lián)p耗非常大,實(shí)際功率并不高。直到后來(lái)數(shù)據(jù)線(xiàn)質(zhì)量提升,有些數(shù)據(jù)線(xiàn)也能承受5A電流,這一局面才改善了。電源管理芯片在轉(zhuǎn)化電壓時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗,轉(zhuǎn)化率只有90%,而且亮屏?xí)r發(fā)熱也會(huì)產(chǎn)生損耗,所以為了安全和充電速度,采用這一快充方案的手機(jī),一般亮屏?xí)r會(huì)變成慢充。
高壓低電流快充的困局高壓低電流快充方案雖然兼容性出色,但它卻存在一個(gè)致命的問(wèn)題,充電器端輸出的電壓再高,進(jìn)入手機(jī)端后也需要轉(zhuǎn)換成與電池匹配的電壓(約4.0V)。這就導(dǎo)致輸入電壓越高,轉(zhuǎn)換效率越低,而損失的功率將會(huì)被轉(zhuǎn)換為熱量,從而影響到手機(jī)的安全和穩(wěn)定性。
大電流低電壓模式快速充電管理IC模式
直接把電充給電池而不經(jīng)過(guò)降壓IC,只經(jīng)過(guò)充電器的一次降壓,這樣損耗減少了還能降低發(fā)熱,實(shí)現(xiàn)了功率的提升,也能實(shí)現(xiàn)亮屏快充。這種方案需要特定的數(shù)據(jù)線(xiàn)和充電器、甚至充電口來(lái)實(shí)現(xiàn)兼容.VOOC閃充技術(shù)
VOOC閃充定制了與眾不同的硬件:7針Micro USB接口(標(biāo)準(zhǔn)Micro USB只有5針,多余針腳起到協(xié)議識(shí)別和大電流傳輸?shù)淖饔茫?金屬觸點(diǎn)的電池、相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部MCU電路以及專(zhuān)用的充電器。
由于實(shí)現(xiàn)VOOC需要較高的物料成本,所以這種低壓高電流快充方案并不被業(yè)界看好。
在充電功率相近的前提下,低壓高電流和高壓低電流方案完全充滿(mǎn)電的時(shí)間相差無(wú)幾。實(shí)際上,各種快充技術(shù)比拼的也是前10分鐘和30分鐘內(nèi)可以充入電量的多少,從這個(gè)角度來(lái)看還是低壓高電流的效率更高。
高電壓大電流模式快速充電管理IC模式
雖然低壓高電流是當(dāng)下高端Android手機(jī)最?lèi)?ài)的快充方案,但本著“沒(méi)有最快,只有更快”的發(fā)展趨勢(shì),它注定也是要被歷史淘汰的。而有望一統(tǒng)未來(lái)快充江湖的,就將是“高壓高電流”方案。
在充電管理系統(tǒng)中后來(lái)的電荷泵技術(shù)的應(yīng)用使得高電壓大電流充電模式有了可行性電荷泵是一種直流-直流轉(zhuǎn)換器,利用電容器為儲(chǔ)能元件,用來(lái)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,直接提高了電壓和電流,它的出現(xiàn)徹底改變了手機(jī)的充電速度。相比傳統(tǒng)IC只有90%的轉(zhuǎn)化率,電荷泵能帶來(lái)98%的轉(zhuǎn)化!而且還能降低發(fā)熱。
電荷泵電路的特點(diǎn)·
容易使用∶除輸入輸出端各加1個(gè)電源外,再加1個(gè)泵電容(Cpump)就可以?!?br />
相較於LDO,電路效率較高。
·低EMI或輸出紋波?!?br />
輸出電源的瓦數(shù)和VI/Vout電壓比值受限?!r(jià)錢(qián)中等
雖然市面上的快充方案名稱(chēng)五花八門(mén),但真正的快充方案其實(shí)就只有高壓快充與大電流快充兩種,而大電流快充方案因其電源轉(zhuǎn)換效率高,充電時(shí)機(jī)身發(fā)熱低等優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始逐漸普及開(kāi)來(lái)。