快充技术原理及分类解析

什么是快充?
快充、快充。快充就是快速充电的简称。快速充电发展到今天已经是取得了很大的突破了。从最早的祖传五伏一安,到现在上百瓦的数十安的速度可谓有了一个质的飞跃。
快充的应用已经很广泛,最近几年的手机如果没有快速充电,都不好意思。当然各个手机厂商之间的协议也不一样。
由于快速充电的功率快速飞升,以往的计量单位以及不足以满足各个厂商间的互怼。那么就有一个新名词“卢”出现了。1卢=10w;
苹果祖传的五伏一安只有0.5卢。而像小米某些机型已经到达了12卢。
快充的原理?
各个厂商提出了自己的快充,总结下来无非这三种。1.低压高电流;2高压低电流;3.高压高电流;
1.低压高电流(i)
要提升功率,最简单的方法莫过于提升电流,将电流拉高即可快速充电,于是高通quick charge(qc)技术出现了,在检测usb的d+d-之后,允许输出最大5v 2a的电,高通quick charge(qc)-最高支持5v2a(10w=1卢),为最常见的快充方案,只是因为这方案太常见了,所以通常小于等于10w的方案已不会称为快充了。oppo vooc/oneplus dash-同样是提升电流,但oppo/oneplus做得更进阶,vooc/dash最高支持5v4a(20w),足足比高通的qc快了一倍,且因电压不高,所以发热量少,但是此方案需要特规充电器、特规充电线,手机也只有oppo/oneplus自家部分手机支持,在支持性上较弱。
华为super charge protocol(scp)-一样为提升电流,不过最低电压可达4.5v,支持5v4.5a/4.5v5a(22.5w)两种模式,相较于vooc/dash又快了一些。
但5v 2a哪够?现在的快充动不动就18w起跳。也许你说那就提升到3a呀?不行,电流提升后,对于充电线的要求也提升,充电线需要更粗,以传输如此大的电流,所以下一种快充方法出现了。
2.高电压低电流(v)
在电流有限的情况下,拉高电压实现快充成了第二个解决方案,于是这时高通quick charge 2.0(qc2)登场,借由将电源提升至9v 2a,实现了最高18w的充电功率,然而9v的电压不符合usb的规范,所以同样地借由d+d-来判断设备是否支持qc2快充。高通quick charge 2.0(qc2)-最高支持9v2a(18w),第二常见的方案,包含华为fast charge protocol(fcp)/三星闪充都是由qc2.0延伸出来的,但是此方案因电压较高,易发热。
联发科pump express plus(pe+)-支持5/7/9/12v 3/4.5a(最高15w),使用此方案的手机很少。
usb power delivery 1.0-支持多种方案,5/12/20v 1.5/2/3/5a(最高100w),针对多种设备设计,可为笔电充电。(需要新款的接头、安培数够大的线)
但是…高电压意味着更多的耗损,手机的锂电池一般为4v,为了充电,手机内有颗充电ic来控制充放电的过程,以及将5v的电压降到锂电池的运作电压(约为4),如果将充电电压提升至9v会造成能号损失更严重,以致手机发烫,所以此时新一代的快速充电技术又出现了。
3.高电压(v)高电流(i)——动态控制
既然单方面提升电压、电流有缺点,那就两个都提升吧!借由动态调整充电电压,使手机在充电时不会发生过热。比如小米的12卢快充,华为的scp(4卢、6.6卢)等等。
快充的分类?
常见的有华为的scp(4.5v/5a,5v/4.5a,10v/4a,10v/2.25a,11v/6a)、fcp(9v/2a);华为 sc/fcp协议。scp全称super charge protocol,fcp全称fast charger protocol,二者都是华为自家的私有协议。fcp协议诞生较早,采用的是类似qc 2.0和pe协议的“高压型小电流”方案,输出规格为9v 2a 18w。2016年后,华为推出了全新的scp协议,采用的是类似oppo的“低压大电流”方案,好处同样是在增大功率的同时,减少发热。scp的规格为4.5v/5a或5v/4.5a,也就是22.5w,最早在mate 9就已经搭载,最近的华为p40也是这一技术支持下的22.5w快充。后来在这一协议的基础上,华为又增加了电荷泵技术,将充电电压降到5v左右,同时将电流从4a提升到8a,也就实现了40w的超级快充。最新的p40 pro以及p40 pro+上支持的40w正是源于这一技术原理。此外,在华为mate x上也出现过65w的超级快充,实际上也是和oppo的思路一样就是双电池充电,但是不同的是每块电池用的是电磁隔离的来达到实际60w充电速度。
oppo的vooc闪充(12v/10a);早在14年的时候,oppo就推出了vooc 1.0,与主流快充采用高压方式不同,vooc闪充采用的是低压高电流的方案。在当时,5v/2a 10w的充电器是市场主,5v/4.5a 22.5w的vooc闪充绝对是另辟蹊径的做法。相比传统的高压快充,低压快充温控更好,效率更高,3000毫安时的find7可以在30分钟内充电到75%,要知道当时还是2014年。此外由于电池系统、线材、充电头都被重新定制过的,所以一般充电器都不适配vooc闪充。vooc闪充也经历了多个版本,发展到今天的supervooc。2019年9月份,oppo又发布了全新的 supervooc 2.0,这一最新的快充技术也被用在今年发布的oppo find x2 pro、oppo ace2 等机型上。supervooc 2.0 采用了双电池串联方案,以及全新的电荷泵技术,将双电芯的电压减半,兼顾效率和安全性,最终实现10v/6.5a,65w闪充。即使是亮屏状态下,也能保持闪充。
高通的qc快充(9v/2a,4~12/3a);qc快充协议,全称quick charge,是高通公司发布的快充技术,到今天,已经经历了5代,来到了qc 4.0+。由于是手机芯片的龙头大哥,所以高通很早就在自家芯片商集成了快充协议,但是很多非高通处理器的手机也是可以支持qc快充协议,因为pd快充协议兼容qc协议。qc 2.0,开启了高电压充电时代,提供了5v、9v、12v、20v四组电压档位;qc 3.0时代,细化到以0.2v为一档调整;qc 4.0支持3.6-20v波动电压(接口要求必须为usb c);qc 4.0+在4.0的基础上兼容qc3.0和qc2.0。除了qc 4.0只兼容pd协议以外,qc 2.0、qc 3.0、qc 4.0+都是向下兼容低版本。
这么杂的快充有没有那一种快充能够全部都兼容呢。大一统出现了那就是pd4.0快充,几乎兼容了大部分。
私有协议种类繁多,种类也很混杂,兼容性不可一论。oppo 的 vooc 闪充可以兼容一加的 warp,realme 的 dart 闪充,它们之间的充电器可以通用。vivo 的 flashcharge 速度也相当不错,不过兼容性不如 oppo,只能用于自家的机器。
华为的快充协议分为 fcp(fast charge protocol)和 scp(super charge protocol),前者在早期用的比较多,属于高压快充的流派。现在主要以 scp 为主,目前最高支持到 40w,也是只支持自家的机器。
小米的快充比较特殊,它采用魔改 pd 协议的方式,而且在数据线 a 口内加入了一颗 cc 触点,使得它支持 pd 快充,需要专门的充电线和充电头。所以,小米快充也只能给自家使用。
以上只是常见的私有协议,因为私有协议相互不兼容,使得消费者在购买充电设备时还得多留个心眼,为了防止这种割据的情况,市场需要一个通用的快充标准,这便是「公共协议」的由来。目前市面上多数带有私有协议的厂家,也会同时兼容部分公共协议,让不同品牌的充电器之间也能启动快充。

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