电池无法颠覆突破，快速充电上演“围魏救赵”大戏

时间：2017-04-19 19:35:03

关键字：功率电源技术解析

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[导读]锂电池是整个数码设备生态系统中最薄弱的一环，续航能力成为巨大挑战，在目前没有比锂电池更好的电池新技术应用前，如何实现锂电池的快速充电成为解决问题的关键。除了三星

锂电池是整个数码设备生态系统中最薄弱的一环，续航能力成为巨大挑战，在目前没有比锂电池更好的电池新技术应用前，如何实现锂电池的快速充电成为解决问题的关键。除了三星，包括华为、Oppo、Vivo、小米等国内外主流3C企业都在积极布局快充技术，并成为其市场营销的最大卖点之一。

快速充电标准加速统一与普及

目前快速充电标准处于战国时代，许多芯片厂商与手机厂商推出了各种充电技术，如高通Quick Charge 4.0/3.0快充、联发科MediaTek Pump Express快充、Oppo VOOC闪充、一加Dash快充、华为SuperCharge超级快充、TI MaxCharge快充等。

这些标准除了各有特点与优势外，最主要的问题是各自为战，在线缆及充电头上都有一定的特殊性，电源芯片管理也具有不同之处，缺乏通用性，给快充普及带来不利影响。

可喜的是，推广、制订USB(通用串行总线)的非营利组织USB-IF(USB开发者论坛)公布了USB PD (Power Delivery) 3.0 的最新更新内容，统一了快速充电技术规范的PPS (Programmable Power Supply，可编程电力供给)，为数码设备跨厂牌快充的愿景，提供了一定的基础。

USB-IF公布的USB PD (Power Delivery) 3.0 的最新内容，当中纳入了高通(Qualcomm)的Quick Charge 4.0/3.0、OPPO VOOC、联发科Pump Express 3.0/2.0，还有华为SuperCharge等快充解决方案。同时，USB PPS还和我国工信部的泰尔实验室达成了共识，预计将与国标实现统一。

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在规范方面，USB PD 3.0在加入PPS之后，输出电压范围从5V调整到3.0V～21V;而可调整电压幅度则是20mV，可以实现低压大电流直充。并且不允许USB连接埠不透过USB PD的协议来进行电压调整。USB PD 3.0标准将进一步推动业界研发支持PPS技术的芯片以及解决方案。而全球的数码设备特别是智能手机用户将有可能在2017年或稍后体验到电源充电器统一带来的便利性。

此前，Android手机阵营因为欧盟的强制规定，也曾体验过凡micro USB充电头几乎皆可通用的便利性。然而如今USB PD 3.0的重要更新，则进一步将手机快充也纳入进来，扩大了原先的领域。另外，谷歌在Android 7.0的OEM规范中就明确指出，快速充电必须基于USB PD而来，也算是倒逼PPS出台的一个因素。

USB PD 可兼容5V/12V/20V 不同充电电压和 1.5A/2A/3A/5A不同充电电流，最大支持高达 100W 充电功率。同时，USB PD可以将电源线和信号线整合至同一条线缆内。除了能够给手机、平板等移动设备充电外，还可给笔记本等以前无法通过 USB充电的设备快速充电。USB PD设定了 10W、18W、36W、60W、100W五级充电规格，不仅充电功率强悍，更可以实现双向充电。

USB Type-C 与 USB PD 协议共生，有望统一快速充电标准，而且随着USB Type-C接口的普及，将推动快速充电技术的大规模应用。智能手机、平板电脑、笔记本电脑等所有的数码设备都有望实现充电器和数据线的统一。

快速充电技术

近十年，数码设备特别是智能手机硬件以飞快的速度发展，CPU从低频单核，到现在的高频多核，伴随着性能飞速提升的同时，续航能力越来越成为数码设备最大的瓶颈。

而锂电池技术这么多年来基本处于原地踏步状态，在电量不够用的情况下，如何解决电池的续航问题成为关键。快速充电技术可谓锂电池在应用上的一次创新，只需要十几分钟的充电过程就可以达到普通充电一小时左右的程度，大大提升了充电效率，也利于用户利用零碎时间给数码设备充电。在电池容量无法得到颠覆性突破的情况下，快速充电技术成为解决消费者应用痛点的迂回之策。

中国信息通信研究院对快速充电的定义是：30分钟充电进入电池的平均电流大于 3A 或者 30 分钟充电电量大于 60%。

快速充电主要是保证锂离子(Li+)快速地从正极嵌出并快速的嵌入负极，不能造成锂离子(Li+)的沉积。

快速充电技术三种不同的实现形式：

(1)电压不变，提高电流;

(2)电流不变，提升电压;

(3)电压、电流均提高。

快速充电是一个系统的综合工程，快速充电系统包括快充标准，快充电源适配器，接口 E-marker芯片，线缆，数码设备芯片，电池等多个部分。各部分都必须针对不同标准专门设计，才能实现快速充电功能，并且保证充电安全。

快充适配器：需要专门适配器将交流电降为所用快充协议规定的电压电流，并提供足够安全保证。

快充线缆：需要能承载 5A甚至更高的大电流，并且搭载接口芯片做识别、认证和保护。

数码设备芯片：对电源管理 IC和处理器提出更高要求，支持在数码设备软件界面充电类型选择和保护。

快充电池：使用专门的快速充电电芯，充电倍率(充电电流/电池电量)至少在 1.5C以上。

快速充电作为提升用户使用体验的微创新，未来将逐步得到普及。无论在数码设备还是新能源汽车上，快速充电作为一种能够实现加速充电、减少等待时间的技术，在产业链逐步成熟的情况下，将得到越来越多的应用。