揭开快充技术的神秘面纱
2014年OPPO为其旗舰版手机Find7重金打造的广告《时空魔术》给小编留下了深刻的印象...魔术现场大鲨鱼冲出手机的画面加上简短的旁白，让人对OPPO推出的VOOC快充技术有了一个清晰直观的认识--“4倍充电速率，半小时内电量从0%充到75%！”辣么问题又来了，什么是快充技术？它为何那么吸引人们的眼球？不过在编开始滔滔江水，吐沫横飞之前，为了表达偶是蒸的蒸的在说一个技术性问题，先给小伙伴们点干货链接，以表诚意以及证明编严谨的态度！*这是一篇严肃的技术文章*
目前采用快充技术的设备：
（OPPO Find7广告截选）
在谈快充之前，我们先来回顾下手机充电技术的历史。我们都知道电池充电对充电器的电压纹波有着较高要求（见下图）。因此早期的手机锂电池充电多采用线性电源进行充电（比如NOKIA的1100等），但线性解决方案并不适用于较大电流的恒流充电（极易发热）且对恒流充电时的容差要求较高。
容量损失与欠充电压比例
手机功能的不断完善必定要求其提高内置电池的容量（锂电充电电流默认是0.2C5A），而电池的容量又促进充电器的发展，加之线性电源已不能满足大容量电池充电的需求，所以PI随之推出了开关电源充电方案。与线性解决方案相比，开关电源的电压波动范围宽且输入输出电压差大并具有较高的工作效率，输出电流也可以更高。
但通讯技术的发展使电池容量永远不能完全满足需求。针对这种情况，手机厂商们提出了不同的解决方案。部分手机厂商采用提升电池容量的方法，如innos新款手机的电池容量已达到6000mAh，也有些手机厂商通过提高手机充电功率来提高用户体验。但手机充电电流不可能无限增大，首先多数手机多采用mini USB串口进行充放电及数据传输，而USB串口标准的限制电流即为1.8A，主流的功率管理方案均是基于这个电流及电压。为了规避这个问题，高通在2013年提出了QC 2.0，OPPO也在2014年的新款旗舰机上使用了VOOC这个技术。两种技术各有特点，下面就与大家探讨如下：
QC 2.0快充协议
前面我们提到USB2.0的电流上限值是1.8A，Qualcomm为了继续使用USB串口，所采用的方法是提高USB串口上的充电电压，除通用的5V外，还包括9V，12V，20V（高通预见到未来笔记本、平板、手机将趋近于统一，所以协议设置时，考虑了笔记本的输入电压，不过在实际设计时，分为两类，其中A类支持 5V, 9V, 12V）。其工作时通过充放电管理芯片读取（D+，D-）上的电压差，判定输出电压大小。具体调整流程如下
1)如果手机端能符合快速充电协议，Android用户空间的hvdcp (high voltage dedicated charger port)进程启动，并且在D+上加载0.325V的电压维持超过1.25s上；
2)充电器检测到D+上电压0.325V维持超过了1.25s，就断开D+和D-的短接，由于D+和D-断开，所以D-上的电压不再跟随D+上的电压0.325V变动，此时开始下降；
3)手机端检测到D-上的电压从0.325V开始下降维持1ms以上时，hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，如果是9V，就设置D+上的电压为3.3V，D-上 的电压为0.6V，否则设置D+为0.6V，D-为0V；
4)充电器检测到D+和D-上的电压后，就调整充电器输出电压到9V。
QC 2.0充放电管理电路 （PI CHY系列示例） 充电电压与D+,D-之间电压的关系
QC 2.0简言之是当手机和充电器同时支持高通QC 2.0快速充电标准协议时，充电器将根据手机端在micro USB串口DP/DM上加载的电压值来调整自身AC/DC的输出电压，在电流恒定不变的情况下，使电压增加，提升充电功率，使手机充电的时间大大的缩短。
高通旗下骁龙800,600,400系列芯片中均内置了QC 2.0的协议，这也为后期推广QC 2.0技术奠定了基础。
VOOC技术
提升充电功率，不仅仅是可以通过提高充电电压来实现，加大充电电流也是个很好的选择。OPPO去年推出的VOOC闪充技术就采用了类似的技术。以Find7为例，其采用4.5V电压，1.5倍电池容量倍率的电流对手机进行充电（Find7标配电池为3000mAh），能在30分钟内使电池电量达75%。随后设备采用恒压充电的模式，缓慢将电池充满。但并不是所有的锂离子电池都满足OPPO这种充电方式，大电流充电不仅会影响电池寿命，也有造成电池温度过高，并存在着火爆炸的危险（详见高电压大电流下的锂电池一文）。OPPO对此不仅设置了更加完善的电池保护电路，其对电池的制成工艺也有着较高的要求，目前R3所采用的锂电芯多为国际大牌厂商，如Samsung SDI及ATL，其采用电芯的结构是叠片结构，而不是成本相对更低的缠绕电池，采用叠片结构的原因主要是为了更好地降低电池在大电流充电时的温度。实测时我们发现，R3手机在大电流充电时，其电池表面温度维持在40度以下，与普通手机充电时温度等同。在充电线上，OPPO也采用了不同的要求，在Find7上使用了7针串口线，而在新出的N3上，OPPO的快充用电线也不是传统的USB串口线。
快充技术目前不仅在手机领域得到推广，相关配套领域也开始使用这些技术，如移动电源、车充等，更是广大用户的福音。但作为检测认证工作者，我们也发现，现有的很多标准都不支持这一新兴技术，如YD/T1591《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》 明确规定“手持机充电接口直流输入电压：5V±5%，最大吸收电流为：1800mA。”；而CQC即将颁布的《便携式移动电源产品认证技术规范》中也规定：“移动电源在输出额定电流时输出电压应在直流4.75V～5.25V，最大输出电流应不大于额定电流的1.5倍，且最大电流不超过5A。”当然，对于快充技术及相应技术标准的变化，巴伦也将密切关注并及时有效的广大的关注群体。
来源：BALUN原创 作者：齐昊 责任编辑：芭拉小编
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