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2014年OPPO為其旗艦版手機(jī)Find7重金打造的廣告《時(shí)空魔術(shù)》給小編留下了深刻的印象...魔術(shù)現(xiàn)場(chǎng)大鯊魚沖出手機(jī)的畫面加上簡(jiǎn)短的旁白，讓人對(duì)OPPO推出的VOOC快充技術(shù)有了一個(gè)清晰直觀的認(rèn)識(shí)--“4倍充電速率，半小時(shí)內(nèi)電量從0%充到75%！”辣么問(wèn)題又來(lái)了，什么是快充QC2.0技術(shù)？它為何那么吸引人們的眼球？不過(guò)在編開(kāi)始滔滔江水，吐沫橫飛之前，為了表達(dá)偶是蒸的蒸的在說(shuō)一個(gè)技術(shù)性問(wèn)題，先給小伙伴們點(diǎn)干貨鏈接，以表誠(chéng)意以及證明編嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度！*這是一篇嚴(yán)肅的技術(shù)文章*

目前采用快充技術(shù)的設(shè)備：

  VOOC：OPPO FIND 7/N3等

閃充移動(dòng)電源

車載閃充

  OPPO快充

QC 2.0：小米3，小米4，小米NOTE

品勝充電器

移動(dòng)電源

在談快充之前，我們先來(lái)回顧下手機(jī)充電技術(shù)的歷史。我們都知道電池充電對(duì)充電器的電壓紋波有著較高要求（見(jiàn)下圖）。因此早期的手機(jī)鋰電池充電多采用線性電源進(jìn)行充電（比如NOKIA的1100等），但線性解決方案并不適用于較大電流的恒流充電（極易發(fā)熱）且對(duì)恒流充電時(shí)的容差要求較高。

      容量損失與欠充電壓比例

手機(jī)功能的不斷完善必定要求其提高內(nèi)置電池的容量（鋰電充電電流默認(rèn)是0.2C₅A），而電池的容量又促進(jìn)充電器的發(fā)展，加之線性電源已不能滿足大容量電池充電的需求，所以PI隨之推出了開(kāi)關(guān)電源充電方案。與線性解決方案相比，開(kāi)關(guān)電源的電壓波動(dòng)范圍寬且輸入輸出電壓差大并具有較高的工作效率，輸出電流也可以更高。

但通訊技術(shù)的發(fā)展使電池容量永遠(yuǎn)不能完全滿足需求。針對(duì)這種情況，手機(jī)廠商們提出了不同的解決方案。部分手機(jī)廠商采用提升電池容量的方法，如innos新款手機(jī)的電池容量已達(dá)到6000mAh，也有些手機(jī)廠商通過(guò)提高手機(jī)充電功率來(lái)提高用戶體驗(yàn)。但手機(jī)充電電流不可能無(wú)限增大，首先多數(shù)手機(jī)多采用mini USB串口進(jìn)行充放電及數(shù)據(jù)傳輸，而USB串口標(biāo)準(zhǔn)的限制電流即為1.8A，主流的功率管理方案均是基于這個(gè)電流及電壓。為了規(guī)避這個(gè)問(wèn)題，高通在2013年提出了QC 2.0，OPPO也在2014年的新款旗艦機(jī)上使用了VOOC這個(gè)技術(shù)。兩種技術(shù)各有特點(diǎn)，下面就與大家探討如下：

QC 2.0快充協(xié)議

前面我們提到USB2.0的電流上限值是1.8A，Qualcomm為了繼續(xù)使用USB串口，所采用的方法是提高USB串口上的充電電壓，除通用的5V外，還包括9V，12V，20V（高通預(yù)見(jiàn)到未來(lái)筆記本、平板、手機(jī)將趨近于統(tǒng)一，所以協(xié)議設(shè)置時(shí)，考慮了筆記本的輸入電壓，不過(guò)在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，分為兩類，其中A類支持 5V, 9V, 12V）。其工作時(shí)通過(guò)充放電管理芯片讀取（D+，D-）上的電壓差，判定輸出電壓大小。具體調(diào)整流程如下

 1)如果手機(jī)端能符合快速充電協(xié)議，Android用戶空間的hvdcp (high voltage dedicated charger port)進(jìn)程啟動(dòng)，并且在D+上加載0.325V的電壓維持超過(guò)1.25s上；

2)充電器檢測(cè)到D+上電壓0.325V維持超過(guò)了1.25s，就斷開(kāi)D+和D-的短接，由于D+和D-斷開(kāi)，所以D-上的電壓不再跟隨D+上的電壓0.325V變動(dòng)，此時(shí)開(kāi)始下降；

3)手機(jī)端檢測(cè)到D-上的電壓從0.325V開(kāi)始下降維持1ms以上時(shí)，hvdcp讀取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，如果是9V，就設(shè)置D+上的電壓為3.3V，D-上 的電壓為0.6V，否則設(shè)置D+為0.6V，D-為0V；

4)充電器檢測(cè)到D+和D-上的電壓后，就調(diào)整充電器輸出電壓到9V。

                QC 2.0充放電管理電路 （PI CHY系列示例）      充電電壓與D+,D-之間電壓的關(guān)系

QC 2.0簡(jiǎn)言之是當(dāng)手機(jī)和充電器同時(shí)支持高通QC 2.0快速充電標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議時(shí)，充電器將根據(jù)手機(jī)端在micro USB串口DP/DM上加載的電壓值來(lái)調(diào)整自身AC/DC的輸出電壓，在電流恒定不變的情況下，使電壓增加，提升充電功率，使手機(jī)充電的時(shí)間大大的縮短。

高通旗下驍龍800,600,400系列芯片中均內(nèi)置了QC 2.0的協(xié)議，這也為后期推廣QC 2.0技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

     VOOC技術(shù)

提升充電功率，不僅僅是可以通過(guò)提高充電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，加大充電電流也是個(gè)很好的選擇。OPPO去年推出的VOOC閃充技術(shù)就采用了類似的技術(shù)。以Find7為例，其采用4.5V電壓，1.5倍電池容量倍率的電流對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電（Find7標(biāo)配電池為3000mAh），能在30分鐘內(nèi)使電池電量達(dá)75%。隨后設(shè)備采用恒壓充電的模式，緩慢將電池充滿。但并不是所有的鋰離子電池都滿足OPPO這種充電方式，大電流充電不僅會(huì)影響電池壽命，也有造成電池溫度過(guò)高，并存在著火爆炸的危險(xiǎn)（詳見(jiàn)高電壓大電流下的鋰電池一文）。OPPO對(duì)此不僅設(shè)置了更加完善的電池保護(hù)電路，其對(duì)電池的制成工藝也有著較高的要求，目前R3所采用的鋰電芯多為國(guó)際大牌廠商，如Samsung SDI及ATL，其采用電芯的結(jié)構(gòu)是疊片結(jié)構(gòu)，而不是成本相對(duì)更低的纏繞電池，采用疊片結(jié)構(gòu)的原因主要是為了更好地降低電池在大電流充電時(shí)的溫度。實(shí)測(cè)時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，R3手機(jī)在大電流充電時(shí)，其電池表面溫度維持在40度以下，與普通手機(jī)充電時(shí)溫度等同。在充電線上，OPPO也采用了不同的要求，在Find7上使用了7針串口線，而在新出的N3上，OPPO的快充用電線也不是傳統(tǒng)的USB串口線。

快充技術(shù)目前不僅在手機(jī)領(lǐng)域得到推廣，相關(guān)配套領(lǐng)域也開(kāi)始使用這些技術(shù)，如移動(dòng)電源、車充等，更是廣大用戶的福音。但作為檢測(cè)認(rèn)證工作者，我們也發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的很多標(biāo)準(zhǔn)都不支持這一新興技術(shù)，如YD/T1591《移動(dòng)通信手持機(jī)充電器及接口技術(shù)要求和測(cè)試方法》 明確規(guī)定“手持機(jī)充電接口直流輸入電壓：5V±5%，最大吸收電流為：1800mA。”；而CQC即將頒布的《便攜式移動(dòng)電源產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》中也規(guī)定：“移動(dòng)電源在輸出額定電流時(shí)輸出電壓應(yīng)在直流4.75V～5.25V，最大輸出電流應(yīng)不大于額定電流的1.5倍，且最大電流不超過(guò)5A。”

來(lái)源：BALUN原創(chuàng)   作者：齊昊

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