手机快充用什么技术最好(手机充电到底还能有多快)
快充的必要性到现在已经不用再科普了,这年头没快充的手机能用?iPhone 都有了啊喂。所以如今值得一说的,当然就是各种快充技术之中哪个更好,以及你的手机支持哪种了。
不过首先,前面的东西还要讲一讲,首先为啥大家都在宣传自家电池还是多少毫安时,支持多少 W 的快充?
首先是历史原因。普遍的消费品,五号电池七号电池什么的都是用电量标注容量,毕竟手机的电池标称电压都是统一的 3.85V(4.4V 是充电限制电压),这样并不会造成混淆。不过电池的本质是能量单位,涉及到充放这种能量传输转移的过程,当然还是要用功率 W 来测量。而再具体一些,功率计算公式 P=UI,也就是电压乘以电电流,于是快充无非还是在这两个物理量上下手。
其二是协议二字,到底是代表什么呢?一个很经典的说法是,协议就是语言,不能说它形容得不准确,只是仍然难以理解了。其实协议本质上来说,是设备互联时所采用的认证和准入机制,我们知道不同样式的接口是插不到一块去的,那么随着接口越来越通用,不同技术体系都被纳入到同样的接口之中后,就轮到协议来负责判断是否为友方设备。通过认证即表明握手成功,此后就可以在协议支持的范围内,去展示相应技术的特性。
其三就是高压和低压,很多厂商,尤其是采用低压方案的,都会去宣传高压方案如何如何不好,当然他们说的都没错,确实进电池的电压低于 5V,传统意义上降压幅度越大,在手机内损耗越多,功率就越难提高。不过他们回避了高电压的优点,因为电流低,对于充电线材要求小,兼容性和成本更佳,易于制造。而随着充电功率进一步提升,低压方案遇到瓶颈,也得转而寻求高效提高电压的方式,这就是后话了,在本篇最后部分笔者会展开提及,更具体的内容可以参阅此前发的《详解电荷泵》。
接下来,就具体看看这些协议。
01
高通 Quick Charge 协议
协议的实现无非还是设备和设备之间互相传递信息,告诉对方我支持这个协议,因此各种协议具体的区别还是传递信息的方式和信息本身。而多数产品都是通过 USB 天然的数据线芯 D 和 D- 来传递的,其中的代表就是高通的 QC 协议。
从上表就可以看到,随着版本的演进,QC 协议是从高压快充开始,去一步步贴近低压快充,然后被 PD 协议收编。比如同样 18W 的情况下,实际测量的电流参数,会从 9V2A,到 6V3A,到去年常见的 5V 多一点的水平。
最新的 QC4 产品结合了电荷泵从而集体把功率提升到了 23-25W,具体在后面的电荷泵一节会具体提及。
此外,因为高通会随自家的硬件平台提供相对应的充电 IC 套片,型号为 SMB13xx,因而 QC 协议也随之成为了行业内采用最为广泛的快充协议。当然需要强调一下,高通平台配属 SMB 系列快充套片一般会预置 QC 协议,但并不是一定会支持,比如魅族的旗舰。
02
华为 FCP、三星 AFC 协议
把它们两位放到一块来说,是因为它们和 QC2.0 基本一致,高压快充 数据线芯传递数据,只是 D D- 传输的数据不同,导致相互之间并不兼容。
华为的 FCP 从 Mate9 开始被 SCP 所取代,但后来的产品普遍都对这个老协议保持一定的兼容,而 AFC 的 9V 档位如今仍在三星的产品中广泛采用,12V 则只存在于 Note 7 和 Note FE。
03
MTK PE 协议
作为高通前几年的对手,联发科技当年也推出过对标高通 QC 的 Pump Express 系列协议,发展脉络和高通相似,但随着联发科的式微,PE 协议也逐渐被人冷落,如今除了魅族的产品之外基本看不到了。
与其他协议的不同在于,PE 协议原本的握手方式并不依赖于 D D-,而是通过电流传输线芯 Vbus 传输特定的电压波动来实现,因而也可以使用不能传输数据的线材。不过随着 USB PD 的统一进程被放弃。
就发展脉络来说,PE 的思路和 QC 差不多,只是 PE2.0 相比 QC3.0 步进精度较差,并多了一个纯低压大电流的 PE3.0。不过做得起 4-5A 的厂商基本都会走私有路线,加上联发科一直没有提供自研套片,所以没人采用,如今的魅族 16s 用的还是 PE2.0。
04
低压大电流协议
这些协议基本都是私有的,因为需要 3A 以上大电流传输,既然定制了线材,那么干脆把协议一块定制了吧。原理上倒是都和 QC 一样,通过数据线芯传输。
值得注意的是,虽说这些产品的标称电压是给定的,但在较新的产品上,实际进手机的电压会根据电池的需要自行调整,一般会在 4V 多一些的水平,很少超过 4.5V。
05
USB-PD 协议
随着快充技术的普及,USB 推广组织开始着进行快充协议的统一化,推出了 USB Power Delivery 协议,简称 PD,并在 PD3.0 的时候取得重大突破,收编了 QC 和 PE。
PD2.0 还是标准的高压充电,但不同的是功率高,最大 20V 5A 100W,从而兼容轻薄笔记本电脑,满足“一头充所有”的需求。
而等到 PD3.0 支持了 PPS 档位,可以在 3-21V 内以 20mV 步进调压之后,PD 协议规格水平彻底领先各家,于是得以收编之前存在的各种协议。
06
电荷泵
讲道理,协议虽然是作为技术的准入机制,但事实上它和硬件没有直接的对应关系,各家生产的充电 IC 并没有必须灌入某种协议的要求,比如魅族这两年的旗舰,即便采用的全套高通平台。SMB1355 的充电 IC,但依然只支持 PE,而非 QC。
当然作为硬件技术的电荷泵也属于此类,不过不同在于它虽然不挑协议的派系,但对协议本身的规格有要求,需要有 20mV 的步进调压,毕竟直接对电池,要保证稳定。因此兼容电荷泵的要么是私有协议,要么是支持 PPS 的协议,比如 PD3.0、QC4、QC4 和 PE4.0。
此外还需要说明的一点是,无论电荷泵还是双电芯,其实都是通过将倍数叠加的方式,将手机外的高压快充转化为手机内的低压快充,因此和前面讲的高压低压效率问题并不冲突。
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