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手机快充再迎突破 迈入10分钟时代

2022年8月5日 08:28  CCTIME飞象网  作 者:高靖宇

飞象网讯(高靖宇/文)如今,“快充”早已成为智能手机的标配。在电池技术难有突破的情况下,高功率快充就成为提升续航的最佳解决方案。自2018年以来,手机快充从18W逐渐拉高,65W已经成为手机快充功率的主流,还有很多旗舰手机都已经支持100W以上的超级快充,iQOO最新推出的iQOO 10 Pro更是将手机快充功率提升至200W,仅需10分钟就能充满一部手机。

百瓦快充所带来的体验更是令人耳目一新。当手机只剩不到10%电量时,我们已经不再“焦虑”,更不用让手机“熬夜”充电,只需分分钟时间,手机电量就能实现快速 " 回血 ",这就是高功率快充带来的极致体验。而随着头部手机厂商相继入局,大功率快充技术将迎来快速发展阶段。

手机快充两条路线殊途同归

手机充电的速度,实际上就是电能转化为化学能的速率,也就是所谓功率。由于电功率P=U*I,所以想要提高充电速度需要增加充电电压或电流。起初,由于厂商的技术路线选择不同,也就有了高压小电流及低压大电流两个技术方向。

OPPO作为最早进入快充领域的厂商,在2014年推出了支持VOOC闪充的Find 7,正是采用了低压大电流充电的解决方案。与之对应的,高通和早期的华为、小米,则选择了高压低电流的技术路线。

两种路线各有优缺点:低电压大电流的问题是对线材、接口有更高的要求,同时第三方充电器无法实现全速的快充。反观高电压低电流的问题在于效率较低,发热量较大,优点在于高通QC联发科PE都是通用协议,因此兼容性相对较好。

然而随着技术的发展,随着双电芯、电荷泵等解决方案的加入,以及人们对于手机快充峰值功率越来越高的要求。电流电压二选一的技术路线已经不复存在,高电压高电流成为了目前智能手机快充的共同选择。目前,厂商主要通过采用电荷泵降压、串联电芯分压的方式解决。

电荷泵技术是利用电容作为储能单元进行电压变换,转换效率可以从普通充电 IC 芯片的 89% 提升到 98% 左右,同时实现电压减半、电流加倍的功能。而使用两块电芯串联,根据串联分压的原理,可以直接将单块电池的电压降至一半。

以iQOO 10 Pro的200W快充方案为例:在充电过程中,会通过电荷泵改变电压/电流比,从输入到手机端的2:1转化为1:2的比例,也就是说在手机内部的负载为10V/20A。而为了避免电荷泵进行满负荷运转,减少充电发热量,iQOO 10 Pro机身内部总共部署了三颗电荷泵,在主板中放置2颗,副板放置1颗,每颗电荷泵只要输出6.67A的电流即可,减少充电发热量,并提高充电速度。

iQOO 10 Pro使用了双电芯设计,每个电芯提供2350mAh电量,等效4700mAh容量。两块电池通过串联的方式连接,得以分摊每块电池的电压,每块电池承载的电压只有5V,市面上普通的6C电池就能承受。但6C电池最大12A的电流是无法支持200W超快闪充的,因此iQOO 10 Pro使用的是更强的10C电芯,其能够承载20A的大电流。

氮化镓技术同步跟进

“高电压、大电流”的快充方式,对于充电器带来不小考验,尤其是对于大功率的快充充电器,使用传统的FET功率开关无法改变充电器的现状。目前最为主流的解决方式是使用氮化镓半导体材料解决,虽然成本较高,但基本上能够满足充电头的需求。

相比硅材料,氮化镓(GaN)是一种极稳定的化合物,它的坚硬性好,熔点高,电离度高,并且可以在高速开关的情况下仍保持高效率水平,能够应用于更小的元件,应用于充电器时可以有效缩小产品尺寸。

以iQOO最新发布的200W 氮化镓迷你充电器为例,它可以说是将氮化镓技术发挥到了极致,其三围是 61.05mm * 56.4mm * 28.89mm,体积仅为 99.47cm ,还不到一百立方厘米,重量却只有 149.7g,更便于日常携带。

虽然氮化镓充电器优点很多,但其价格还不够亲民,目前市面上的65W氮化镓充电器价格在百元以上,部分更大功率多口充电产品售价甚至超过400元,昂贵的原材料是导致消费级氮化镓充电器价格高昂。

不过,从行业趋势来看,高功率小尺寸的充电头是未来主流趋势,而氮化镓元器件由于拥有高充电效率,能量损失小,发热低,体积小等特点,已经成为手机厂商追逐的新风口。

编 辑:高靖宇
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