快充究竟伤不伤电池?

2020年的今天,民用电池技术的发展己几乎停滞。能量密度的提升进入了瓶颈期。在前几年的发布会上,还能看到有厂家宣传自己的电池能量密度,更小的体积可以塞下更大的电池。
而现如今,众厂商发布会上会说自己的产品配备了一块 XX mAh 的大电池。电池的衡量标准只有一个——容量。在手机尺寸和大小有限制的前提下,续航俨然成为了当今智能手机一个短板。续航不够,快充来凑,用更短的时间充更多的电,也算是曲线救国了。
我们都知道,P = U × I ,想要提高充电功率,可以提高电压或者电流。也就演变成了快充发展的三个大趋势:
提高电压,高压快充方案;
加大电流,低压大电流方案;
我全都要 . jpg——电荷泵。

发展历史

2010 年,USB-IF 为了提升充电速度,规范充电及供电沟通流程,提出了 USB 接口充电的BC1.2 充电协议规范,最高支持到 7.5W。
2012 年 7 月 USB-IF 发布了PD1.0,在原有7.5w功率的基础上描绘了 USB 3.0 和 USB 2.0 接口最高可达 100W 供电能力的美好设想。由于当时方案协议信号的完整性及稳定兼容性问题,没有变成显示,这是真正的感知不强。
2013年,高通发布了 QC1.0 快充协议——10W(5V2A)。修改引脚,增加通信协议来识别快充,从而解决了新老设备的兼容性问题。QC1.0 协议把传输电流增大到了 2A,从而达到 10W 的功率,相比于 BC 1.2 充电速度提升了40%。
2014年8月,USB-IF 发布了 USB-PD 2.0 标准。同时,具有革命性意义的 TYPE-C 接口面世!支持正反盲插,引脚数量大大增加,为未来的数据传输提供了足够的冗余。
PD 2.0 让 TYPE-C 接口不但能传输电能和数据,还能输出音视频,并且速度大大增加。与 Micro-USB 相比,TYPE-C 接口最大支持 20V 5A 即 100W 的功率。

2014 年底,高通 QC2.0 发布。高通也许知道当时 TYPE-C 接口还没有大面积推广,在弱鸡 Micro-USB 接口电流无法增加的情况下,把充电电压提升到 9V,最高支持 18W 的功率。这也是高压充电方案的雏形。由于当时 USB-C 接口极少在手机上使用,所以手机的主流快充协议仍然是高通。
此后的 QC3.0~QC4+ ,则是一直钻研兼容性和安全。所以成为了目前市面上普及率比较高的充电协议。

此时国内的厂商坐不住了,接口还是弱鸡的 Micro-USB ,电力传输能力有限,还想增加充电功率怎么办——那就魔改 Micro-USB 接口吧!OPPO 率先在 Micro-USB 接口中增加 2 根电力传输线,5 Pin 接口变成了 7Pin ,因此电流传输能力翻倍。
拥有 5V 4A 共计 20W 功率的 OPOO VOOC 协议伴随着“充电 5 分钟,通话 2 小时”的广告语,在市场中掀起了一波小高潮。
眼看着高通的QC快充在市场名利双收,联发科也推出了属于自家的快充技术:Pump Express(PE1.0),由于和功率都是5V×1.5A=7.5W,存在感颇低。
随后,发布了Pump Express Plus(PEP)协议,标准功率12V×2A=24W。PEP 的原理和高通 QC 2.0 一样,都是在保证充电电流在当时标准 Micro-B 线材安全的 2A 基础上,通过加电压来实现更大的充电功率。魅族早期的 mCharge 1.0-4.0 快充协议,本质就是基于联发科 PE 协议。随着 2016 年底魅族和高通的和解,才逐渐兼容 PD/QC 等主流快充协议。
随后的几年,TYPE-C 接口走向了大众视野,接口的升级,意味着充电功率的升级。各个厂商也各自推出了自家的快充协议。
2015年底,USB-IF 推出了 USB-PD 3.0 标准。但是,由于市面上的快充标准各不相同,如高通 QC 4+ / 3.0、联发科 PE 3.0 / 2.0、华为 Super charge、摩托罗拉 Turbo charge、OPPO VOOC 闪充、一加 DASH 闪充、魅族 mCharge 等等 。快充市场群雄割据的局面也没有明显改善。

2017年2月,USB-IF 组织更新了了 USB-PD 3.0的标准,增加了可编程电源 PPS(Programmable Power Supply) ,旨在为当今的快速充电解决方案提供统一的规范。目前其已经实现对高通QC 3.0 / 4+、联发科 PE 2.0 / 3.0、OPPO VOOC、华为 SuperCharge 等标准的收录,意味着可以完美支持这四种快充方案。PPS 规范将电压调幅渡缓解到为 20mV一档,电压调整更为精准。同时,规定了 3A 以上的数据线必须配备 E-Marker 芯片,简化传输协议、充电协议的握手程序。
USB 组织甚至已经与中国工信部的泰尔实验室达成了共识,未来将与国标实现统一标准。
「简单说,PPS 就是包含了众多充电协议的一个集合标准。」
华为最早的 FCP 协议与 QC 2.0 协议类似,高压大电流 9V2A 的 18W 方案。

高压充电最大的弊端就是发热严重,充电电压为 9V ,电池所需电压 3.7V ,这就需要在手机端嵌入降压元器件,降压过程损耗的能量(高达10%)转换成了热量,使得亮屏几乎无法快充。

随后华为迎来了 22.5W 的 SCP 协议, 5V×4.5A ,降低输入电压增大输入电流。不再需要降压元器件,因此发热问题得到了很好的改善。低压大电流方案当然也会有自己的弊端,那就是 5A 的大电流对电力传输线有了一定的要求。
随着对快充技术的重视,与产业链联合,首发了 40W SCP 协议,采用 10V 4A 电荷泵高压直充。

「好不容易从高压充电进化成低压充电,解决了发热问题,为什么又突然回到了高压?这就是迎来的快充的终极无敌解决方案——电荷泵!」

电荷泵,一种特殊的变压元器件,在损耗极小的情况下可以将输入电压减半,电流翻倍。把高压快充电池端普遍不到 90% 转换率(约 10% 转换为热量)一举提升到了 98%~99% 左右。

说起电荷泵,不得不提到的就是魅族。2017 年2月,在 MWC 2017 大会上,魅族展示了其全新的 Super mCharge 快充技术,高达11V×5A=55W 的功率。 为快充行业进入高压高电流直充开拓了新的方向。黄章曾在微博表态,争取 18 年量产电荷泵技术,但是很可惜,魅族似乎忘记了这件事。

以华为 40W SCP 协议举例,充电器端输入10V 4A ,经过电荷泵的高效率转化,变成 5V 8A 的电流充入电池。电荷泵的神奇之处就在于超高的转化效率,极小的发热使得高压快充再一次成为可能。

同时,为了进一步提高充电效率,OPPO Find X 兰博基尼版等一众追求充电速度的厂商推出了双电芯并联的方案,两块电芯同时充电,效率大大提高。

现如今,已经有很多品牌的旗舰机都采用了电荷泵充电技术,比如华为,小米,iQOO,红魔等等。

去年三月份,小米展示了快充方面的最新进展:100瓦功率的有线快充,一部4000毫安时电池的手机仅需17分钟即可充满。国内的众多厂商,在手机快充这方面,走在了世界前列,远远超过三星苹果等国际大厂,期待早日量产!!!

「苹果,快充发展中的一股泥石流。」
最早我们都知道用 iPad 充电器给手机充电更快,这就是最初 Apple 2.4A 充电协议,最大约12W 。 iPhone 8之后的机型开始支持 PD 快充,但是还是随机附送 5w 安全充电头,让你更好享受充电的乐趣。同时,苹果制订了自己的一套配件标准,那就是 MFi 认证,Made for iPhone / iPod / iPad 的缩写,是苹果对其授权配件厂商生产配件的一种标识许可。本意是为了用户的充电安全,但是极高的授权费用暴露了资本家丑恶嘴脸,拿最新的 C to L 线中的C94端子来说,一个就要20块人民币,真 • 徒增成本t耐克嘴t耐克嘴

「快充究竟伤不伤电池?」
答案是肯定的,当然伤电池,5V1A 的安全充电也伤电池,电池只要在用,就会有损耗。经过这么多年的技术积累,无数的工程师针对快充设计的电池,使这个损耗越来越小。

人生很短暂,快充帮你省下的大把时间,拿来做有意义的事情岂不是更好。况且国内厂商更换电池的价格如此便宜,一百多块乃至几十块就能更换一块品质良好的原装电池。

总结下来,快充和手机都是为你服务的,正常使用即可,完全没必要担心。

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