何为快充移动电源？快充技术哪家强?
发布时间:2017/11/25 10:58:10
快充技术哪家最强？目前市面上的产品，快充技术大致有四种，即高通的QuickCharge版（如QC2.0、QC3.0），联发科版（Pump Express和Pump Express plus），OPPO 的VOOC，以及TI的Maxcharge(实际上它同时兼容了高通QC2.0版和联发科Pump Express协议)。也有人说快充技术是5种、6种、甚至7种，但在目前也就上面这四种，是在原有USB 5V充电技术上有所突破的技术。小伙伴们怎么看，欢迎分享故事。
常规USB 5V充电技术的瓶颈，充电环路示意图如图-1，充电环路阻抗约0.32Ω，则对于4.2V和4.35V电池最大充电电流有以下公式：
(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）
因此，手机的常规充电方式，无法再提高充电电流，不能满足现在手机电池越来越大后，对大充电电流的要求。
一、高通QC版快充技术
这是一个市面上采用较多的快充技术，小米4C，小米note，三星等主流品牌均在采用此充电技术。这与目前高端智能手机所采用的平台有相当关系。另外，这种技术相对简单，实现起来相对容易，成本提升不明显，市场较容易接受。高通QC充电技术有两个版本，分别是QC2.0和QC3.0，现在QC3.0的手机还很少，普遍还是QC2.0。
快充技术的原理，是通过USB端口的D+与D-的不同电压给合，来向充电器申请相应的输出电压供手机充电。QC2.0并不是简单的D+与D-的组合就可以让充电器输出所需的电压，而是还有一些协议在里面，需要先发送握手信号，比如1.5s的握手电压组合，才能进行下一步的输出，否则，直接按图-4将D+与D-电平设置好是不会改变充电器的输出电压的，这也是为了更好的保护非QC2.0技术的手机，不会因为误触发了充电器的升压机制而烧毁手机
高通QC2.0 握手协议：
快充的充电器与手机通过micro USB接口中间两线（D+D-）上加载电压来进行通讯，调节QC2.0的输出电压。握手过程如下：当将充电器端通过数据线连到手机上时，充电器默认通过 MOS让D+D-短接，手机端探测到充电器类型为DCP（专用充电端口模式）。此时输出电压为5v，手机正常充电。 若手机支持QC2.0快速充电协议，则Android用户空间的HVDCP进程将会启动，开始在D+上加载0.325V的电压。当这个电压维持1.5s 后，充电器将断开D+和D-的短接， D-上的电压将会下降；手机端检测到D-上的电压下降后，HVDCP获取手机预设的充电器电压值，比如 9V，则设置D+上的电压为3.3V，D-上 的电压为0.6V，充电器输出9v电压。
QC2.0突破了常规手机充电电流的限制，由于充电器输出电压的提高，手机充电环路的阻抗限制的充电电流的问题得到了很好地解决，缺点是，效率仍然不是很高，在手机端发热量还比较大。
而高通QC3.0的发布，很好的弥补了QC2.0效率偏低的问题。其充电速度是传统充电方式的四倍，是Quick Charge 1.0的两倍，比Quick Charge 2.0充电效率高38%。因为Quick Charge 3.0采用了最佳电压智能协商（INOV）算法，可以根据掌上终端确定需要的功率，在任意时刻实现最佳功率传输，同时实现效率最大化。另外，其电压选项范围更宽，移动终端可动态调整到其支持的最佳电压水平。具体来说，Quick Charge 3.0支持更细化的电压选择：以200mV增量为一档，提供从3.6V到20V电压的灵活选择。这样，你的手机可以从数十种功率水平中选择最适合的一档。
二、联发科Pump Express快充技术
与高通QC2.0虽在实现方式上有所不同，却有异曲同工之妙。高通QC2.0是通过USB端口的D+和D-来个信号实现调压，而联发科的Pump Express快充技术，是通过USB端口的VBUS来向充电器通讯并申请相应的输出电压的。QC2.0是通过配置D+和D-电压的方式来通讯，Pump Express是通过VBUS上的电流脉冲来通讯，但最终的目的是提升充电器的电压到5V，7V，9V。
Pump Express技术原理图，及原理简介
与QC2.0相似，Pump Express由于提高了充电器的输出电压，突破了充电电流的限制。同时缺点也与QC2.0类似，由于充电器的调压档跨度比较大，导致手机端充电路效率偏低。于是MTK Pump Express Plus快充技术应运而生，其与高通QC3.0类似，增加了调压档数，每档200mV。手机可以根据电池当前电压以及充电环路衰减，向充电器申请合适的电压，以达到以电效率的最大化，以进一步降低手机在充电过程中的发热量。
三、OPPO VOOC闪充技术
称自己研发的快充技术为“ VOOC闪充技术“，也是最神秘的快充技术，目前只有OPPO的几款产品在用，即Find 7和N3等，由于OPPO对此技术有专利限制，其他手机厂商无法效仿。
OPPO官方称VOOC闪充技术与传统充电最大的区别在于将充电控制电路移植到了适配器端，也就是将最大的发热源 移植到了适配器。这样控制电路在适配器，而被充电的电池在手机端，使充电时手机的发热问题得以很好的解决。OPPO宣称为了更好的对充电流程进行控制 (比如控制电路需要实时监测电池电压、温度等)，还特别在适配器端加入了智能控制芯片MCU，适配器端实现了充电控制电路，智能控制充电的整个流程。
但从一些使用时显现的迹象看来，或许VOOC只是在传统快充的基础上将手机的电池分为了好几个部分，使用时一切照常，而充电时几个部分会同时充电，因此才能达到如此快的充电速度。不过虽然这项高大上的技术这么一看就感觉一下变低端了。但从最终的结果上来看。这种技术确实具备很强的实用价值，性能也不输于其他的快充技术。
四、TI的maxcharge技术
TI的maxcharge技术是将高通QC2.0和联发科的Pump Express，以及TI自身的高性能充电管理做了一次整合，比较有代表性的方案有BQ25895，其最大充电电流可达5A，最大输入电压14V，可以很好地支持QC2.0和Pump Express标准的充电器。我们对TI提供的BQ25890 demo板实测，在4A充电时，芯片温度达55度左右（在环境温度25度下测试），差不多有30度的温升，这如果放在手机内部，将会是一个重要的热源。
TI的maxcharge充电技术的优点，由于同时兼容高通QC2.0和联发科Pump Express技术，因此也就同时具备了QC2.0和联发科Pump Express的优化点。它缺点也和高通与联发科一样，整体的效率还不是很高，因此发热量较大。
鉴于手机充电部分的发热问题，短时间QC3.0和Pump Express plus还未普及，那么我们是否还有其它方案来减小手机充电发热量呢？答案是肯定的。我们用两颗充电芯片同时对一颗电池进行充电，可以减少单独充电芯片的发热量。图-12是双充电芯片原理图，图-13是BQ25890+BQ25896双Demo实测，设置两颗充电芯片的充电电流都为2A，总共4A对电池充电，充电30分钟后，测到两个芯片的温度分别为42度和40度，室温为25度，芯片温升分别为17度和15度，比单芯片充电方案的温升降低了一半。因此，双充电芯片方案对提高充电效率，减少手机充电发热方面具有很大的优势。
五、充电方案的选择
硬件设计是复杂的，充电方案的选择必须关联具体的应用。这样，各家的方案在结构、原理、效率、成本上的细微区别才能凸显出来。欢迎小伙伴们来“淘方案”寻找方案或者分享方案！“淘方案”里有数千个热门技术方案。需要定制的方案，欢迎到“我爱快包”发放技术任务。我爱方案网搭建平台，让供需方高效对接，一起将创新进行到底！
