手机的体验好坏受到很多因素的影响。其中一点就是能量问题。手机的能量来自于电池,电池性能直接影响手机的使用时间。除了电池性能本身,手机的使用方式也影响手机电池性能对手机体验的影响。 10年前常见的诺基亚智能机或MTK功能机,1000mAh左右的电池足以保证这些手机一天以上的使用。300-500mA的充电电流足以让这些手机以较为合理的速度充电。采用标准的USB供电或者专用线充已经能够满足这些手机充电的需求。 5年前, Windows Mobile智能机和早期安卓智能机,j2直播,电池容量增加到了1500mAh左右。这时出现了USB BC1.1协议,提供了DCP(专用充电端口模式)利用USB的数据引脚对充电器进行识别和区分,从而将标准USB端口的500mA电流扩展到1.5A,满足了这些设备的充电需求。 时代在变迁,大屏幕的智能手机的耗电达到了一个新的高度。人对于手机的依赖程度也远远超过了10年前。如今,手机已经成为人与世界沟通(包括但不限于上网、通话),与自己内心沟通(包括游戏等)的工具。手机实际使用的时间比率大大提高了。这对手机电池能量提出了极高的要求。同时手机设计趋向轻薄,不支持快速更换电池,能量输入完全依赖充电、数据端口来进行。 然而,手机的充电端口大小非但没有任何增加,反而朝着不断微型化的方向发展。端口电接触面积的减小,随之而来的是接触电阻的增加和散热能力的下降,这使得端口能够通过的电流降低。 端口的输入功率=输入电压 x 输入电流。由此可知,端口电流容量降低与端口输入功率的提高之间的矛盾,可以通过提高端口输入电压来解决,这就是高通QC2.0/3.0 HVDCP(高电压专用充电端口)诞生的初衷。值得一提的是,USB 3.1 PD和MTK PUMPEXPRESS PLUS也运用了同样的解决方法。 原理浅析 在谈及QC快充的硬件实现之前,我想提一提我前一段时间在网上看到的关于QC快充的评论。有不少文章有这么一个说法:QC所采用的高电压充电对于手机电池有害。在我看来,这种说法的存在正是由于对手机内电路如何完成电池充电过程的不了解造成的。因此,下面的这个部分不仅介绍QC如何由硬件实现,也介绍其他手机如何完成电池充电。 手机机内的电池充电电路,按功能可以分为两个部分加以介绍(但不代表这两个部分在物理上是分离的,事实上,两个电路常在同一个集成电路中实现)。 1、测量-反馈控制部分 负责监测电池充电的关键参数(例如电池充电电流、电池当前电压、电池温度),根据预先设定好的电池充电算法,调节如充电电流等参数,或者关断充电。手机充电电路的测量和反馈控制部分,通常可以通过软件编程来调节某些参数。甚至有些手机充电的测量、反馈控制部分大部分功能都是由软件来完成。大多数手机对锂电池充电的控制算法都是基于恒流——恒压过程或者其变种。恒流恒压充电的过程,atv,大体上是这样的,首先在电池低于其充电限制电压(以往手机是4.2v,现在常见4.35V,偶见4.40V)时,以一个恒定电流对电池充电。 这个恒定电流的大小与电池容量的比值(称为充电电流倍率)与手机电池充电速度关系密切。要提高手机的充电速度,提高充电电流倍率是一个有效的手段。但是手机电池对充电电流倍率的接受能力有限,过大的充电电流倍率会导致手机电池的循环衰减增加,甚至有可能导致电池安全问题。目前大多数手机电池可以接受0.5-1倍的充电电流倍率。比如对3000mAh的手机电池,0.5-1倍的充电电流倍率就对应着1500mA-3000mA的充电电流。通过优化电池结构和配方,可以让电池接受更大的充电电流倍率。就目前的情况来看,手机电池的充电电流倍率上限通常不是手机充电速度的瓶颈。 当电池通过恒定电流充电达到电池的充电限制电压后,通过逐渐减小充电电流来维持这个充电限制电压不变。因为锂离子电池电压除了随电池充满度提高而上升外,充电电流越大,电池的电压也越高,因此在充满度不断提高的情况下,减小充电电流可以让电池电压维持恒定,这就是恒压过程。当充电电流减小到预定值后,充电电流会关断,充电即告完成。 2、电压电流变换部分 这部分电路的功能是将从手机充电端口得到的电能,在测量、反馈控制部分的控制下,转换为电池的充电电流。由于手机充电端口输入的电压通常是5V、9V之类的电压,与电池电压(3.0V-4.35V,随电量和充电电流发生变化)并不匹配,因此需要进行变换。正是由于这个变换过程,高电压充电影响电池寿命这个说法才是非常荒谬的。因为决定手机电池充电电压、电流的是测量、反馈控制部分预先设定好的充电程序。输入电压高一点或者低一点,只要还在电压电流变换部分允许的范围内,都会由电压电流变换部分变换成程序设定好的值。 电压电流变换电路的类型,有以下三种: (1)线性变换电路。 (责任编辑:本港台直播) |