通過手機的快速充電技術(shù),許多手機可以閃電般地快速充電。在最新第四版本的手機快速充電技術(shù)中,充電5分鐘即可供手機使用5小時。
芯片制造商高通(Qualcomm)曾經(jīng)做過一項用戶對于未來智能手機需求的調(diào)查,調(diào)查結(jié)果顯示,無論是當(dāng)前大熱的語音控制,還是正炒作得熱火朝天的虛擬現(xiàn)實,都不包括在用戶對于未來智能手機需求的前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“加快充電時間”。
對于高通來說這是好事,該公司已經(jīng)花了好幾年的時間研發(fā)快速充電技術(shù)。Quick Charge 4(簡稱QC4)版本將首先應(yīng)用于超級系統(tǒng)芯片(System on Chip,簡稱SoC)Snapdragon 835上,該芯片將安裝在最新的高端智能手機上,例如三星的Galaxy S8。通過該技術(shù),智能手機能以極快的速度進行充電:只需連接電源插座5分鐘,智能手機即可使用5小時。常見的智能手機電池約在15分鐘左右就可以充一半的電(2750mAh)。與通過標準的USB接口充電的方法相比,QC4充電速度可以加快85%。不過,要實現(xiàn)快速充電,智能手機必須通過特殊的電源適配器進行充電,需要USB充電電纜和一個適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)節(jié)器以及一個安裝在芯片上控制電源適配器的電源管理單元。
手機與充電器協(xié)商
實現(xiàn)快速充電的關(guān)鍵在于充電設(shè)備能夠和智能手機協(xié)商采用的電壓,標準的USB接口只提供5V的電壓,但快速充電技術(shù)能夠重新進行協(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20V,實現(xiàn)超快的充電速度。實際上,這是快速充電過程中主要的變化,在這種情況下將需要USB電纜全力傳輸電力而無法實現(xiàn)在快速充電的同時并行快速傳輸數(shù)據(jù)。
2013年,第一個QC版本仍然采用5V的電壓,但是電流是2A的,因而功率可以達到10W。相比之下,標準的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4.5W。除此之外,高通還在第一個QC版本中引入了兩種新的充電技術(shù):自動電源檢測(Automatic Power Source Detection,簡稱APSD),它可以識別智能手機是連接到QC兼容的電源適配器,還是連接到電腦的USB端口;自動輸入電流限制(Automatic Input Current Limit,簡稱AICL),它可以限制電流,確保高功率的電源適配器不會使電池過載。因此,QC電源適配器也可以用于不支持QC的普通智能手機充電,因為它也可以使用5V和500mA~1.8A的電流為智能手機充電。
2015年的QC 2版本,高通將可以使用的最大電壓提高到12V,同時可以使用5V和9V的電壓。為此,硬件上需要第二個電壓調(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,簡稱HVDCP),以提供智能手機所需的電壓。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。由于使用高達3A的電流,所以設(shè)備充電功率可以達到10W~60W。
HVDCP+使用USB數(shù)據(jù)電纜來協(xié)商和調(diào)整合適的電壓,最佳電壓由來自智能手機的電源管理單元的算法來確定,高通稱其為智能協(xié)商最佳電壓(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,簡稱INOV)。其原理是,在電池沒有電的情況下提供強大的電力,而在達到一定的容量之后適當(dāng)?shù)剡M行調(diào)整,因為并不是充電功率大就是好的,我們需要避免電池被過度充電。
在最新的QC4中,高通再次改進了INOV:智能手機可以以20mV的步階動態(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)難的罪魁禍首,但是Galaxy Note 7的電池問題使人們更加注重快速充電技術(shù)的安全性問題。為此,QC4實時監(jiān)測電池溫度、施加的電壓和電流強度,并且QC4定義了4個級別的溫度控制,確保電池和充電單元都不會過熱。除此之外,QC4還在充電過程中檢測電纜的質(zhì)量。
與USB合作
高通的QC4將支持USB電力傳輸(Power Delivery,簡稱PD)標準,這是一個USB聯(lián)盟制定的標準,Google已經(jīng)聲明Android 7智能手機將支持USB-PD標準,為此,高通非常務(wù)實地支持該標準,使用USB-PD for QC4作為通信協(xié)議來與電源適配器協(xié)商充電的性能,確保不會阻塞USB線的數(shù)據(jù)傳輸。不過,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)高通公司的說法:只有通過QC技術(shù)才可以在充電過程中實時監(jiān)控溫度和優(yōu)化性能。