|
https://en./wiki-USB_hardware#USB_Power_Delivery_(USB_PD) https://en./wiki-Quick_Charge https://en./wiki-VOOC 一、介绍 1、充电器结构 220V——充电适配器——充电线——快充芯片——手机电池 充电过程分为预充、恒流、恒压。如果待充电电池的电压低于3V先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程，以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.2V时，改为恒压充电，保持充电电压为4.2V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。 普通充电模式：将220V降至5V，5V再降到4.2V电池电压。 高电压恒定电流模式：提高电压，可以在USB2.0导线上增大传输功率，减少线损。但是增大电压，充电时发热加大。把适配器的9V/12V等转换成电池的电压（Buck）。 低电压高电流模式：增加电流，通过并联电路减少单路电流。 高电压高电流模式：同时增大电流与电压，但增大电压的同时会产生更多的热能。 2、比较 常规USB 5V充电技术的瓶颈，充电环路阻抗约0.32Ω，电池最大充电电流：(5-4.2)/0.32=2.5A (电池CV=4.2V)，或(5-4.35)/0.32=2.03A (电池CV=4.35V） 5V/1A充电方式，电源适配器先将220V交流电降低为5V，然后在手机端再调整为4.2V（锂离子电池充电截止电压4.2V）； 高电压快充方案则是第一次由电源适配器将220V交流电降为9V，然后在手机端再降为约4.2V；低电压高电流快充方案则是第一次就直接降至约4.2V。 由于高电压快充方案存在二次降压，降压过程中的能量损耗导致高压方案的充电转化效率仅在80%；低压快充方案由于无需手机端降压，所以充电转化率提高到了97%。在使用高压快充方案的时候为了安全考虑往往会在手机亮屏的时候将充电电流和电压降低，延长了充电时间。 3、YDB 195-2018 移动通信终端快速充电技术要求和测试方法，2017年12月发布，2018年3月20日实施 普通充电模式：额度电压5V，电流小于等于3A（例如1A、2A），D+和D-短路。 快速充电模式：从初始充电状态开始，至充电30分钟，期间电池的平均电流大于等于3A或总充电量大于等于电池额定容量的60%。分为高压充电（I型）和大电流充电（II型）。 协议种类包括A、B、C、D、E一共5种，其中B、C协议免费使用，A、D、E公平无歧视授权使用。A协议为高通协议，B协议为华为快充协议，C协议为USB PD协议，D协议为MTK协议（高压），E协议为VOOC闪充（大电流）。 适配器侧：根据接口类型，USB-A接口应支持A、B、D、E中一种或多种快充协议，USB-C接口应支持C协议。 终端侧：根据接口类型，Micro-B接口应支持A、B、D、E中一种或多种协议；USB-C接口根据适配器接口分两种情况，USB-C接口、USB-A接口。 额度输出电压：普通充电额定输出电压4.75-5.5V。II型快充，额定输出电压3.3-5.5V 额度输出能力（USB-A） 1级，I型快充9V/1.67-2A，II型快充5V/3.5A 2级，I型快充12V/2A，9V/>=2A，II型快充5V/4A 3级，I型快充12V/2.5A，9V/>=2.5A，II型快充5V/5A 4级，I型快充12V/3A，9V/>=3A，II型快充5V/6A 额度输出能力（USB-C） fix为必选配置，prog是可选配置。{}给出可选最大1电流 能效等级 AC-DC，低电压（6V/550mA），1-49W，效率=0.0834lnP0-0.0014P0+0.609 AC-DC，基本电压，1-49W，效率=0.071lnP0-0.0014P0+0.67 二、协议 1、A协议 高通Quick Charge是通过USB线的D+、D-来调整电压。D+/D-电压：0.6V对应12V供电，3.3/0.6V对应9V供电，0.6V/High-z对应5V供电 I类：5V（4.75-5.25V），9或12V（-5-10V） II类：3.3-12V，<=5.76V/5A，>5.76V/2.5A，20mV步进 QC 2.0/3.0分为A级和B级两种标准，QC2.0 A级的最大充电电流为3A。 v1.0，5V/2A v2.0，2014年，接口为Micro USB/USB-A，5V/9V/12V，1.5/1.67/2A，最大功率18W（9V/2A、12V/1.5A）。其中B级支持20V/2A。 v3.0，2015年，接口为USB-A/USB-C，3.6-20V，以200mV为一档，3A，功率18W（3.6-6.5V/3A、6.5-9V/2A、9-12V/1.5A） v4.0，2016年，接口为USB-C，3.6-20V，20mV步进或5V/9V（USB PD），5V/4.7-5.6A（28W），9V/3A（USB PD）。舍弃支持12V。需要USB-C接口，支持到100W（20V 5A） v4.0+，2017年，3-21V，20mV步进。在USB PD3.0、PPS的基础上，增加对QC3.0、QC2.0的兼容。需要USB-C接口 产品 小米充电器MDY-08-EH，输入100-240V，输出为5V/3A、9V/2A、12V/1.5A，18W 小米充电器MDY-10-EH，输入100-240V，输出为5V/3A、9V/3A、12V/2.25A、20V/1.35A。小米9（3300mAh）采用，本质是高通QC3.0。小米在20V/1.35A引入电荷泵分压。 高通QC 4+支持27W，输出功率有5V/3A，9V/3A，11V/2.4A，12V/2.25A。 小米、努比亚手机快充协议基本都是高通的QuickCharge。QC3.0支持36W（12V 3A）。 2、D协议，PE 联发科是通过USB线的Vbus来调整电压。 v1.0，Pump Express提供5V/2A，受控输出电压：3.6-5V（步进0.2V） v2.0，Pump Express Plus，输出功率大于15W，2/3A，增加12V、9V和7V三个档位，为12V/9V/7V/3.6-5V。 v3.0，Pump Express 3.0，全球首款采用USB Type-C接口进行充电。引入USB PD采用3-6V 5A直充 3、B协议，华为，SCP FCP，2015-11，FastCharge，支持5V/2A、9V/2A。首发Mate8 SCP v1，2016-10，SuperCharge，支持5V/2A、5V/4.5A、4.5V/5A。首发Mate9 SCP v2，2018-10，10V/4A，首发Mate20 Pro。使用了电荷泵分压，把10V/4A分成两份5V/4A同时充电。 2019-8，10V/2A。使用了电荷泵分压，支持5V/2A、9V/2A、10V/2A三档输出 SCP实际上有三段充电： 第一段，恒流充电，5V/4.5A。 第二段，电流不断下降，电压也逐渐降低。 第三段，退出了SCP（MOS直通）充电，变成5V充电模式。 4、C协议，USB PD 设定了10W、18W、36W、60W、100W（20V/5A）五级规格。 版本 USB3.0支持5V/0.9A，USB BC1.1支持5V/1.5A，USB-C支持5V/3A PD 1.0，Micro USB接口支持20V/3A，Type C接口支持20V/5A PD v1.0，5V/2A，12V/1.5-3-5A，20A/3-5A PD v2.0/3.0，5V/3A，9V/1.67-3A，15V/1.8-3A，20A/2.25-3-5A 说明 在USB PD 3.0的PPS规范中收录了高通QC 3.0/4.0、联发科PE 2.0/3.0、OPPO VOOC、华为SuperCharge、三星AFC等标准 USB PD 3.0可以实现3.0-21V的输出电压调节，调幅电压为20mV。细分为5V 2A、12V 1.5A、12V 3A、12V 5A、20V 3A、20V 5A等。 iPhone8是苹果第一款支持USB PD快速充电功能的iPhone手机，后续发布的所有iPhone机型都支持USB PD。 5、E协议，VOOC 8金属触点电池（并联2个电芯），micro-USB端改为了7针，中间5针与普通的USB线的micro端一致，在两段各增加了一个针脚用来供电。USB线的铜片也比普通的USB线更宽。 随着OPPO Reno Ace手机的发布，Super VOOC超级闪充技术已经支持65W功率，比当初用在OPPO Find X上的50W功率提升30%。vivo和一加两家所使用的快充技术都是OPPO授权使用的VOOC，存在部分改动，比如说一加的DASH或者Warp闪充使用的是USB-C接口。 版本 v2.0，2014年，5V/4A，并联电芯充电 v3.0，2019年，5V/5A v4.0，2020年，5V/6A SuperVOOC，2018年，10V/5A，50W，采用双电芯串联，同时对两枚电池进行充电。放电时采用电荷泵降压为5V SuperVOOC 2.0，2019年，10V/6.5A，65W，采用串联双电芯，3C电芯，每个电芯最高5V 6.5A的输入，低压直充。 2020-7，20V/6.25A，125W，通过三并联电荷泵分压+6C串联多极耳电池。采用转换效率98%的并联三电荷泵方案，充电器输出的20V/6.25A经过三个并联的电荷泵转换成10V/12.5A进入电池。每路电流20V/2.08A，输出10V/4.17A。将电池规格由3C提升到6C 6、三星 自适应快速充电（Adaptive Fast Charging，简称AFC），与QC2.0版本兼容。发展之初，三星AFC快充支持9V/2A快充，而发展到三星S105G手机的时候，AFC的充电功率已经可以支持到25W，在Note10发布的时候，充电功率上升到45W。 7、其他 vivo X27，10V/2.25A（22.5W）。双引擎闪充技术采用了双充电芯片并联充电。 vivo iQOO，SuperFlashCharge，11V/4A，44W，2019-3。采用效率高达97%的电荷泵充电技术，电荷泵转换为5.5V/8A vivo iQOO 5，SuperFlashCharge，20V/6A，120W，2020-8。定制充电线，充电转化率由97%提升至98.5%，首发并量产6C电芯与阵列式极耳结构，配合半压双电荷泵、双电芯串联等技术。采用双电荷泵把20V/6A，转换为2路10V/6A，并以5V/12A分成为两个2000mAh电池充电。 例如： 120W快充，12A/2.25Ah=5.3C，近似选择6C电池材料 分析 9V/2A快充，因为手机内部电池只支持3.3～4.4V，转化效率不高，常见的高压小电流快充方案效率不到90%，转换耗损大约10%。 从2018年底开始，越来越多品牌的快充引入“电荷泵”技术，比如小米9的“Charge Turbo”（高压快充+电荷泵降压，27W）、华为Mate 20 Pro/荣耀Magic 2的40W超级快充（10V/4A）、iQOO的vivo Super FlashCharge（44W），以及X27的双引擎闪充等。OPPO的SuperVOOC也涉及“电荷泵技术”的反向运用。 SuperVOOC：在充电过程中，串联双电芯可以将高压进行分压；在放电过程中，采用电荷泵降压，将串联双电芯的高压降至手机使用的低压。 |
|
|
