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手機快充技術原理安全嗎?

2016/7/3 20:43:21??????點擊:

手機快充技術原理跟著智能手機的遍及和用戶對手機運用續航時刻需要的進步,在受限于鋰電池技能無法取得突破而做大能量密度的情況下,智能手機電池迅速充電技能運用戶在短時刻內迅速彌補電量,然后使手機的續航時刻得與延伸,比方半小時內可以充滿75%的電量,讓用戶輕松取得滿意電池電量。

口述好大好硬满满的   當快沖技能全面來襲,咱們該怎么為商品挑選適宜的充電計劃?是擺在商品設計師和商品司理面前的一道出題。全部市面上的商品,快充技能大致有四種,即高通的QuickCharge版(如QC2.0、QC3.0),聯發科版(Pump Express和Pump Express plus),OPPO 的VOOC,以及TI的Maxcharge(實際上它一起兼容了高通QC2.0版和聯發科Pump Express協議)。也有人說快充技能是5種、6種、乃至7種,但在如今也就上面這四種,是在原有USB 5V充電技能上有所突破的技能,具體請看文章后邊的具體解說。

  慣例USB 5V充電技能的瓶頸,充電環路示意圖如圖-1,充電環路阻抗約0.32Ω,那關于4.2V和4.35V電池最大充電電流有以下公式:

     (5-4.2)/0.32=2.5A (5V input source, Battery CV=4.2V)

     (5-4.35)/0.32=2.03A. (5V input source,Battery CV=4.35V)

口述好大好硬满满的       圖-1

口述好大好硬满满的   因而,手機的慣例充電方法,無法再進步充電電流,不能滿意如今手機電池越來越大后,對大充電電流的請求。

  一、高通QC版快充技能

  這是一個市面上選用較多的快充技能,小米4C,小米note,三星等干流品牌均在選用此充電技能。這與如今高端智能手機所選用的平臺有適當聯系。別的,這種技能相對簡略,完成起來相對簡略,本錢進步不明顯,市場較簡略接受。高通QC充電技能有兩個版別,分別是QC2.0和QC3.0,如今QC3.0的手機還很少,遍及仍是QC2.0。

  圖-2

  快充技能的原理,經過USB端口的D+與D-的不相同電壓給合,來向充電器請求相應的輸出電壓供手機充電。QC2.0并不是簡略的D+與D-的組合就可以讓充電器輸出所需的電壓,而是還有一些協議在里面,需要先發送握手信號,比方1.5s的握手電壓組合,才干進行下一步的輸出,否則,直接按圖-4將D+與D-電平設置好是不會改動充電器的輸出電壓的,這也是為了非常好的維護非QC2.0技能的手機,不會因為誤觸發了充電器的升壓機制而燒毀手機,圖3是QC2.0充電器原理圖的調壓有些。

  圖-3

口述好大好硬满满的       圖-4

  高通QC2.0 握手協議:

  快充的充電器與手機經過micro USB接口中心兩線(D+D-)上加載電壓來進行通訊,調理QC2.0的輸出電壓。握手進程如下:當將充電器端經過數據線連到手機上時,充電器默認經過 MOS讓D+D-短接,手機端探測到充電器類型為DCP(專用充電端口形式)。此刻輸出電壓為5v,手機正常充電。 若手機支撐QC2.0迅速充電協議,則Android用戶空間的HVDCP進程將會發動,開端在D+上加載0.325V的電壓。當這個電壓保持1.5s 后,充電器將斷開D+和D-的短接, D-上的電壓將會降低;手機端檢測到D-上的電壓降低后,HVDCP獲取手機預設的充電器電壓值,比方 9V,則設置D+上的電壓為3.3V,D-上 的電壓為0.6V,充電器輸出9v電壓。

  快充技能的長處是,極好地處理慣例手機充電電流的約束,因為充電器輸出電壓的進步,手機充電環路的阻抗約束的充電電流的疑問得到了極好地處理,缺陷是,功率仍不是很高,在手機端發熱量還比較大。

口述好大好硬满满的   跟著高通QC3.0的發布,極好的彌補了QC2.0功率偏低的疑問。

口述好大好硬满满的   手機快充技術原理充電速度是傳統充電方法的四倍,是Quick Charge 1.0的兩倍,比Quick Charge 2.0充電功率高38%。Quick Charge 3.0選用最好電壓智能協商(INOV)算法,可以依據掌上終端確定需要的功率,在恣意時刻完成最好功率傳輸,一起完成功率最大化。別的,其電壓選項規模更寬,移動終端可動態調整到其支撐的最好電壓水平。具體來說,Quick Charge 3.0支撐更細化的電壓挑選:以200mV增量為一檔,供給從3.6V到20V電壓的靈活挑選。這么,你的手機可以從數十種功率水平中挑選最適合的一檔。

  二、聯發科Pump Express快充技能

  與高通QC2.0雖在完成方法上有所不相同,卻有異曲同工之妙。高通QC2.0是經過USB端口的D+和D-來個信號完成調壓,而聯發科的Pump Express快充技能,是經過USB端口的VBUS來向充電器通訊并請求相應的輸出電壓的。QC2.0是經過配置D+和D-電壓的方法來通訊,Pump Express是經過VBUS上的電流脈沖來通訊,但終究的意圖是進步充電器的電壓到5V,7V,9V。

口述好大好硬满满的   快充技能的VBUS電流與VBUS電壓波形如圖-5:

  圖-5

口述好大好硬满满的   快充技能充電器原理圖,及原理簡介

  圖-6

口述好大好硬满满的   快充技能的長處,與QC2.0相似,因為進步了充電器的輸出電壓,處理了充電電流的約束。一起缺陷也與QC2.0相似,因為充電器的調壓檔跨度比較大,帶來手機端充電路功率偏低。所以,MTK Pump Express Plus快充技能隨之誕生,Pump Express Plus技能與高通QC3.0相似,增加了調壓檔數,每檔200mV。手機可以依據電池當時電壓以及充電環路衰減,向充電器請求適宜的電壓,以到達以電功率的最大化,以進一步降低手機在充電進程中的發熱量。

  三、OPPO VOOC閃充技能

  稱自個研制的快充技能為“ VOOC閃充技能“,也是最奧秘的快充技能,如今只要OPPO的幾款商品在用,即Find 7和N3等,因為OPPO對此技能有專利約束,其它手機廠商只能拍案叫絕,且本錢相對較高,充電器體積較大,便攜方面沒有其它快充技能的好。

口述好大好硬满满的   的VOOC閃充技能與傳統充電最大的差異在于,立異性的將充電操控電路移植到了適配器端,也即是將最大的發熱源 移植到了適配器。這么操控電路在適配器,而被充電的電池在手機端,充電時手機發熱得以極好的處理。為了非常好的對充電流程進行操控 (比方操控電路需要實時監測電池電壓、溫度等),OPPO特別在適配器端加入了智能操控芯片MCU,適配器端完成了充電操控電路,智能操控充電的全部流程。

口述好大好硬满满的   閃充技能的官方宣傳圖像:

  圖-7

口述好大好硬满满的   圖-8  8個觸點的電池

口述好大好硬满满的   圖-9  大個頭的充電器

  四、TI的maxcharge技能

口述好大好硬满满的   的maxcharge技能是將高通QC2.0和聯發科的Pump Express,以及TI本身的高性能充電辦理做了一次整合,比較有代表性的計劃有BQ25895,其最大充電電流可達5A,最大輸入電壓14V,可以極好地支撐QC2.0和Pump Express規范的充電器。咱們對TI供給的BQ25890 demo板實測,在4A充電時,芯片溫度達55度擺布(在環境溫度25度下測驗),差不多有30度的溫升,這假如放在手機內部,將會是一個主要的熱源。

口述好大好硬满满的   的maxcharge充電芯片的簡便原理圖,

  圖-10 TI的maxcharge充電芯片的簡便原理圖

  圖-11 BQ25890 Demo板實測

口述好大好硬满满的   的maxcharge充電技能的長處,因為一起兼容高通QC2.0和聯發科Pump Express技能,因而也就一起具有了QC2.0和聯發科Pump Express的優化點。它缺陷也和高通與聯發科相同,全體的功率還不是很高,因而發熱量較大。

口述好大好硬满满的   鑒于手機充電有些的發熱疑問,短時刻QC3.0和Pump Express plus還未遍及,那么咱們是否還有其它計劃來減小手機充電發熱量呢?答案是必定的。咱們用兩顆充電芯片一起對一顆電池進行充電,可以削減獨自充電芯片的發熱量。圖-12是雙充電芯片原理圖,圖-13是BQ25890+BQ25896雙Demo實測,設置兩顆充電芯片的充電電流都為2A,一共4A對電池充電,充電30分鐘后,測到兩個芯片的溫度分別為42度和40度,室溫為25度,芯片溫升分別為17度和15度,比單芯片充電計劃的溫升降低了一半。因而,雙充電芯片計劃對進步充電功率,削減手機充電發熱方面具有很大的優勢。

  圖-12  雙充電芯片原理圖

口述好大好硬满满的   圖-13  BQ25890+BQ25896雙Demo充電實測

口述好大好硬满满的   圖-14  充電進程曲線

  五、充電計劃的挑選

  面臨上述充電計劃,咱們要怎么挑選呢?

  本錢,功率,發熱量,便攜性,專利,等均需要思考。首要,OPPO的VOOC閃充技能在本錢,以及充電器便攜性方面必定是不占優勢,加之其有專利方面的約束,其它廠商在沒有取得OPPO授權的情況下,不可能選用此計劃。高通和聯發科盡管各自也有專利,但暫時還未向運用者收費,且在本錢與充電器便攜性方面更具有優勢,咱們不難看出,在接下來的一段時刻里,快充計劃的選用方面,TI芯片將具體更靈活的挑選性。

  手機快充技術原理電池在快充技能發展進程中,起著無足輕重的效果,電池充電倍率的凹凸,直接影響充電的速度。如今手機上常用的電池充電倍率有:0.5C,0.75C,1C,1.5C等。比方一個電池只要1000mAh的項目,客戶請求支撐快充,這時咱們需要剖析,客戶請求支撐快充的意圖是什么?只是要有這個噱頭?仍是需要縮短充電時刻?假如是前者,那只需要硬著頭皮加上快充計劃即可,其本質和不帶快充的計劃沒有多大不同(除了本錢有所進步),如QC2.0在9V時可輸出1.5A以上,電池端的電流可以到達2.5A以上,關于1000mAh的電池來說,假如是如今較好的手機高倍率電池1.5C,也只需要1.5A的充電電流,那么換算到充電器端,充電器只需要在9V電壓時輸出0.75A擺布即可,假如在5V電壓時,則只需要輸出1.4A擺布也能滿意,因而,這個項目只需要挑選更高倍率的電池即可,而不需要選用快充技能,亦能滿意項目對充電的需要。若一個項意圖電池是4000mAh,2A充電電流僅為0.5C,假如選用3A的快充計劃,也只能到達0.75C,充電時長約需約2.5小時,假如是支撐1C充電的電池,選用4A充電,則充電時刻可縮短到約1.5小時。

口述好大好硬满满的   電池充電倍率與充電時刻的大致聯系如下表:

  以上是咱們對當時快充計劃和雙充電IC的總結,言而總之快充計劃的挑選,是一個綜合性的技能計劃挑選,它具有水桶效應。咱們要依據項目需要,合理地挑選,期望以上的技能剖析內容,可以給未做過快充計劃的同行工程師一些參閱信息,一起也期望看到更多的工程師能在快充技能上取得新的發展,給手機用戶非常好的體會。