通過(guò)手機(jī)的快速充電技術(shù),許多手機(jī)可以閃電般地快速充電。在最新第四版本的手機(jī)快速充電技術(shù)中,充電5分鐘即可供手機(jī)使用5小時(shí)。
芯片制造商高通(Qualcomm)曾經(jīng)做過(guò)一項(xiàng)用戶對(duì)于未來(lái)智能手機(jī)需求的調(diào)查,調(diào)查結(jié)果顯示,無(wú)論是當(dāng)前大熱的語(yǔ)音控制,還是正炒作得熱火朝天的虛擬現(xiàn)實(shí),都不包括在用戶對(duì)于未來(lái)智能手機(jī)需求的前10位當(dāng)中。相反,前10名中反復(fù)出現(xiàn)3次的需求皆與電池有關(guān),它們分別是:位列第一名的“提高電池壽命”、第三名的“增加電池容量”和第四名的“加快充電時(shí)間”。
對(duì)于高通來(lái)說(shuō)這是好事,該公司已經(jīng)花了好幾年的時(shí)間研發(fā)快速充電技術(shù)。Quick Charge 4(簡(jiǎn)稱QC4)版本將首先應(yīng)用于超級(jí)系統(tǒng)芯片(System on Chip,簡(jiǎn)稱SoC)Snapdragon 835上,該芯片將安裝在最新的高端智能手機(jī)上,例如三星的Galaxy S8。通過(guò)該技術(shù),智能手機(jī)能以極快的速度進(jìn)行充電:只需連接電源插座5分鐘,智能手機(jī)即可使用5小時(shí)。常見(jiàn)的智能手機(jī)電池約在15分鐘左右就可以充一半的電(2750mAh)。與通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的USB接口充電的方法相比,QC4充電速度可以加快85%。不過(guò),要實(shí)現(xiàn)快速充電,智能手機(jī)必須通過(guò)特殊的電源適配器進(jìn)行充電,需要USB充電電纜和一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)節(jié)器以及一個(gè)安裝在芯片上控制電源適配器的電源管理單元。
手機(jī)與充電器協(xié)商
實(shí)現(xiàn)快速充電的關(guān)鍵在于充電設(shè)備能夠和智能手機(jī)協(xié)商采用的電壓,標(biāo)準(zhǔn)的USB接口只提供5V的電壓,但快速充電技術(shù)能夠重新進(jìn)行協(xié)商,在電源適配器可以支持的情況下重新調(diào)整電壓,在QC4版本中電壓可以高達(dá)20V,實(shí)現(xiàn)超快的充電速度。實(shí)際上,這是快速充電過(guò)程中主要的變化,在這種情況下將需要USB電纜全力傳輸電力而無(wú)法實(shí)現(xiàn)在快速充電的同時(shí)并行快速傳輸數(shù)據(jù)。
2013年,第一個(gè)QC版本仍然采用5V的電壓,但是電流是2A的,因而功率可以達(dá)到10W。相比之下,標(biāo)準(zhǔn)的USB充電方式在電壓為5V的情況下,電流只有500mA(USB 2.0)~900mA,也就是最大功率不超過(guò)4.5W。除此之外,高通還在第一個(gè)QC版本中引入了兩種新的充電技術(shù):自動(dòng)電源檢測(cè)(Automatic Power Source Detection,簡(jiǎn)稱APSD),它可以識(shí)別智能手機(jī)是連接到QC兼容的電源適配器,還是連接到電腦的USB端口;自動(dòng)輸入電流限制(Automatic Input Current Limit,簡(jiǎn)稱AICL),它可以限制電流,確保高功率的電源適配器不會(huì)使電池過(guò)載。因此,QC電源適配器也可以用于不支持QC的普通智能手機(jī)充電,因?yàn)樗部梢允褂?V和500mA~1.8A的電流為智能手機(jī)充電。
2015年的QC 2版本,高通將可以使用的最大電壓提高到12V,同時(shí)可以使用5V和9V的電壓。為此,硬件上需要第二個(gè)電壓調(diào)節(jié)器,高通公司特意推出了高壓專用充電端口(High Voltage Dedicated Charging Port,簡(jiǎn)稱HVDCP),以提供智能手機(jī)所需的電壓。到了2016年,QC3開始廢除固定的充電電壓,可以使用的電壓將在2.6V~20V之間,以200mV的步階浮動(dòng)。由于使用高達(dá)3A的電流,所以設(shè)備充電功率可以達(dá)到10W~60W。
HVDCP+使用USB數(shù)據(jù)電纜來(lái)協(xié)商和調(diào)整合適的電壓,最佳電壓由來(lái)自智能手機(jī)的電源管理單元的算法來(lái)確定,高通稱其為智能協(xié)商最佳電壓(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,簡(jiǎn)稱INOV)。其原理是,在電池沒(méi)有電的情況下提供強(qiáng)大的電力,而在達(dá)到一定的容量之后適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整,因?yàn)椴⒉皇浅潆姽β蚀缶褪呛玫?,我們需要避免電池被過(guò)度充電。
在最新的QC4中,高通再次改進(jìn)了INOV:智能手機(jī)可以以20mV的步階動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓,雖然快速充電技術(shù)并不是三星Galaxy Note 7災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)祝荊alaxy Note 7的電池問(wèn)題使人們更加注重快速充電技術(shù)的安全性問(wèn)題。為此,QC4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度、施加的電壓和電流強(qiáng)度,并且QC4定義了4個(gè)級(jí)別的溫度控制,確保電池和充電單元都不會(huì)過(guò)熱。除此之外,QC4還在充電過(guò)程中檢測(cè)電纜的質(zhì)量。
與USB合作
高通的QC4將支持USB電力傳輸(Power Delivery,簡(jiǎn)稱PD)標(biāo)準(zhǔn),這是一個(gè)USB聯(lián)盟制定的標(biāo)準(zhǔn),Google已經(jīng)聲明Android 7智能手機(jī)將支持USB-PD標(biāo)準(zhǔn),為此,高通非常務(wù)實(shí)地支持該標(biāo)準(zhǔn),使用USB-PD for QC4作為通信協(xié)議來(lái)與電源適配器協(xié)商充電的性能,確保不會(huì)阻塞USB線的數(shù)據(jù)傳輸。不過(guò),這并不代表有了PD我們就不再需要高通的快速充電技術(shù),根據(jù)高通公司的說(shuō)法:只有通過(guò)QC技術(shù)才可以在充電過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度和優(yōu)化性能。