关于快充技术的原理及应用知识

能在1～5h内使蓄电池到达或接近完全充电形态的一种充电办法。常用于牵引用蓄电池需求在较短时间内恢复完全充电形态时的充电。蓄电池的正常充电耗时约10～20h，如何能疾速充电而不损害蓄电池的功能和寿命，是人们关注的抢手研究课题。

　　电路特点
　　1、输入电压设定好后（例如36V），若被充电瓶极板零落断开，形成某组电池不通，或呈现短路，则电瓶端电压［1］ 即降低或为零，这时充电器将无输入电流。

　　电动车疾速充电站

　　2、若被充电瓶电压偏离设定电压，如设定电压为36V，误接24V、12V、6V电瓶等，充电器也无输入电流，若设定为24V误接为36V电瓶，由于充电器输入电压低于电瓶电压，因此也不能向电瓶充电。2、充电器两输入端若短路时，由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能任务，因此可控硅不导通，输入电流为零。

　　3、若运用时误将电瓶正负极接反，则可控硅触发电路反向截止，无触发信号，可控硅不导通，输入电流为零。

　　4、采用脉冲充电，有利于延伸电瓶寿命。由于高压交流电经全波整流后是脉动直流，只要当其波峰电压大于电瓶电压时，可控硅才会导通，而当脉动直流电压处于波谷区时，可控硅反偏截止，中止向电瓶充电，因此流过电瓶的是脉动直流电。

　　5、疾速充电，充溢自停。由于刚开端充电时电瓶两端电压较低，因此充电电流较大。当电瓶行将充足时（36V电瓶端电压可达44V），由于充电电压越来越接近脉动直流输入电压的波峰值，则充电电流也会越来越小，自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输入的波峰值时，充电进程中止。经实验，三节电动车蓄电池36V（12V/12Ah三节串联），用该充电器只需几个小时即可充溢。

　　6、电路复杂、易于制造，简直不必维护及维修。

　　快充技术的原理及使用
　　一般来说手机的电力耗尽，充溢电的工夫约在3小时以上，其实工夫曾经不算长了，但若是有急用的人就会觉得这段时间相当漫长，以前的处理方式是随身携带举动电源，在没电时直接接上充电即可；不过如今开展出快充技术，只需求30分钟就能充溢一半以上的电量，大幅延长充电工夫。究竟何谓快充技术？目前已有哪些快充技术？本篇文章将逐个解析快充技术的原理及使用。

　　看法手机电池

　　在引见快充技术之前，先来认识一下让手机能正常运用的“电池”，手机电池在众多的电池品种中属于可反复充放电的“锂离子电池”，也被称为“二次电池” ，虽然普通人常将锂离子电池直接以“锂电池”称之，但实际上锂电池指的是不可反复充放电的性电池，两者的性质完全不同。

　　锂电池（Lithium Battery）以锂金属或锂合金为负极资料并运用非水电解质溶液，由爱迪生所创造，之后人们应用不同的资料去制造出多种电池，也被普遍地使用在电子产品上。锂离子电池（Lithium-ion battery）是靠锂离子在正负极之间的挪动来停止充放电，放电时，锂离子分开负极进入正极而发生电流，充电时锂离子则反向挪动，从正极进入负极还原成可以再度放电的形态。

　　锂离子电池标示的意义

　　契合平安规范的锂离子电池一定会在电池上有着清楚的资讯标示，所以使用者也得要对这些标示有根本的理解，才能看懂它们所要表达的意义。在电池上能够会呈现的标示有：A（安培）是电流；V（伏特）是电压；W（瓦特）是电功率，由电压与电流的乘积而来；Wh（瓦时）是一个小时内电池可释放出的电量。电池的容量是以Ah（安培小时，简称安时）或mAh（毫安时）来表示，其中的h 是工夫，m 代表减少一千倍的单位，由于手机电池的容量很小，所以用mAh为单位，计算公式为mAh = mA（毫安培）x H（工夫）。

　　举例来说，一个标示2，000mAh 的电池，电流为200mA，意思就是电池的运用工夫约10小时，不过实际上电池有自放电损耗的要素存在，电池寄存工夫长就会影响运用工夫，因而电池用尽的工夫若少于标示工夫属于正常景象。

　　快充技术的原理及使用

　　▲外表标示Lithium 字样的电池为不可充电的锂电池，也就是所谓的性电池。

　　快充技术的原理及使用

　　▲以图示的电池来说，容量为2，900mAh，电压是3.85V，一个小时可释放出11.2Wh 的电量。

　　快充技术的原理及使用

　　▲以这个电池来说，假如想晓得它的Wh 是多少，可透过公式Wh = V x mAh / 1000来计算，因而得出7.2V x 1200mAh / 1000 = 8.64Wh。

　　手机电池的充电原理

　　当手机要担负的任务添加，表示电池的耗费速度也会变快，原本充饱的电池能够出门一趟没多久的工夫，电量就只剩下一半，虽然如今的手机电池容量愈做愈大，但还是难以抵御耗费的速度，更别提要将大容量电池充溢电所破费的工夫也会成正比延伸，急着出门却发现手机电池没充溢的状况也相当罕见，因而提升手机的充电速度便是直接的方式。首先来复杂阐明电池的充电原理，一个电池在正常运用的情况下会耗损电力，这个进程称之为“放电”，放电到一定水平后就得透过充电器为手机“充电”来回复电力。

　　电池充电的进程可分红三阶段：小电流充电（Trickle Charge，简称TC）、定电流充电（Constant Current，简称CC）、定电压充电（Constant Voltage，简称CV）；由于充电器输入的电压比电池高，故电流会自高电压处流向低电压处，而当电池有过放电景象时，由于电压偏低，因而必需先用小电流充电至一定的电量后再进入定电流充电形式，这样会使电池的电压逐步上升，降低至一定数值后则转换成定电压充电形式，此时的电流会渐渐变小，到达充饱电的形态。

　　非技术性的疾速充电技巧

　　在疾速充电技术尚未开展前，其实就可以透过一些小技巧来到达疾速充电的效果，虽然跟真正的疾速充电技术比起来基本微乎其微，但关于有需求的人也算是不无小补。

　　1.关机充电：手机在完全没有损耗电量的状况下可以放慢电池充溢的速度；

　　2.封闭不必要的功用：封闭3G、Wi-Fi、GPS 定位、蓝牙等功用，或是制止一些非必要的耗电程式自动运作，就能节省充电工夫；

　　3.防止在低温环境下充电：由于热度会降低电池的效能，因而在室温形态下停止充电。

　　锂离子电池的充电迷思

　　Q： 次运用的新电池要充电8？12小时后才可以运用？

　　A： 晚期的镍镉电池和镍氢电池确实需求充电8？12小时后再运用，不过如今的锂离子电池则完全无此必要，就算要把电池充溢也只需破费约4小时左右的工夫，而电池出厂时都已带有些许电量，若想把这些电量用至一定水平再停止充电亦可。

　　Q：电池必需用到完全没电才可以充电？

　　A： 之所以有这样的认知是来自于镍镉电池和镍氢电池，这两种充电电池在电力尚未完全用完就停止充电时会发生“记忆效应”，使电池的容量暂时增加，连带延长运用工夫，因而这两种电池必需先经过放电才干再次充电。但锂离子电池没有记忆效应的成绩，任何时分都可以充电，若过度放电反而会对电池形成损害，延长电池寿命。

　　Q：电池充溢后持续充电会对电池形成损害？

　　A： 当手机充完电后持续接着充电器，此时的手机是经由电源直接供电，增加了电池的充电次数反而有利于延伸电池寿命，但假如是接着电源玩游戏、讲电话，就有能够会因而招致手机过热而对电池形成影响。

　　快充技术的原理及使用

　　▲iPhone 在电量低于20%时，会跳出视窗提示使用者该充电了，由于电量过低会损害手机电池。

　　如何完成疾速充电？

　　充电器输入的“电压”与“电流”是决议充电效率的两大关键，每款手机充电器一定都会标示这两个资讯的数据，罕见的组合为“5V/1A”与“5V/2A ”，两者相乘得出的数值就是额外输出功率（充电器可正常且继续运作时的功率），在电池容量不变的状况下，输出功率愈大，充电的速度就会愈快，因而要完成疾速充电的方式有三种：其一是电流不变，提升电压、其二为电压不变，进步电流，则是电压、电流均进步。

　　这能否代表只需运用输出功率较高的非原厂充电器来充电就能到达疾速充电的效果呢？其实这个说法是成立的，但这么做有能够会由于功率过高使得电池负荷过度，招致手机电池损坏，甚至使手机过热而烧坏；不过若在平安的负载范围内改换额定功率更高的充电器，确实是一种完成疾速充电的方式。

　　快充技术的原理及使用

　　疾速充电会在后面的数分钟或数十分钟充入大部分电量，之后的充电效率就会分明下降，但与规范充电方式相比，还是能节省不少工夫。

　　疾速充电的效果

　　后面提过电池充电的三个阶段，不过实际上小电流充电的形式只会存在电池有过放电景象时，所以正常的充电进程次要是定电流和定电压形式，而疾速充电是延长定电流充电的工夫，定电压的充电工夫则不变，也就是说电池容量的前70%？80%可以提升充电速度，但剩下的局部只能透过渐渐变小的电流去充电。

　　这也就是为什么疾速充电技术往往强调在后面短短的数分钟或数十分钟内藉由增大电流或电压来充入大部分电量，由于之后的充电效果其实就与普通的规范充电器差别不大，故可得出一个结论：当手机电池的电量极低时才可以充沛展示疾速充电的优点，若电池自身有至多五成以上的电量，运用疾速充电的效果会与普通充电差不多。

　　快充技术的原理及使用

　　▲充电器上都会清楚标示电压与电流的数据，图示为电压5V、电流1.5A 的充电器。

　　快充技术的原理及使用

　　▲想晓得电池的实践电压与电流数值，可以购置市面上的USB测试工具来停止检测。

　　高通Quick Charge 快充技术

　　高通早在数年前就宣布了Quick Charge1.0的充电技术，可把充电功率进步至10W，透过5V/2A 的充电器能让充电速度比传统5V/1A的充电速度提升40%，充电工夫增加一个小时，这可说是疾速充电技术的始祖，一切运用Snapdragon 400晶片的手机简直都内建Quick Charge 1.0技术。

　　新一代Quick Charge 2.0技术的充电功率添加至36W，并援助5V、9V和12V三种电压及3A的电流，不只进步75%的充电速度，也代表它可以适用于多种安装；但要让疾速充电发挥作用，不只安装必需援助Quick Charge 2.0技术，还得搭配特殊的高电压充电器（9V、12V），否则充电效果将和普通充电无异。

　　快充技术的原理及使用

　　快充技术的原理及使用

　　▲手机和充电器都必需援助快充技术，才干发扬快充效果。

　　除了USB 外，QuickCharge 2.0也可以在micro USB、USB 上运用，并具有向下相容的才能，其内建的IC会判别充电的安装能否援助QuickCharge 2.0，若不援助将自动降至普通的5V 充电，因而不必担忧会发作电池损坏或手机过热的风险。目前援助Quick Charge2.0快充技术的手机愈来愈多，也有厂商推出充电器和举动电源等产品，此外可发现三星的Fast Charge 及Asus 的BoostMaster 快充技术都有Quick Charge 2.0的影子存在，其使用相当普遍。

　　快充技术的原理及使用

　　▲高通宣布的Quick Charge 3.0快充技术，充电效率大为提升。

　　宣布的第三代疾速充电技术QuickCharge 3.0采用“电压智慧协商（INOV）”演算法，可依据安装选择0.6V 到20V 的适宜电压来停止充电，将动力转换效率化，充电效率也比前一代提升38%，并提供额定的机制去维护电池寿命周期，只需充电35分钟，就能将电池从0%充到80%，大幅延长充电工夫。同时它还向下相容Quick Charge 之前的版本及USB，提供更多安装超疾速的充电体验。详细引见如下：

　　依照高通的说法，在大约 35 分钟内就能将一部传统的手机从 0% 电量充电至 80%。

　　这里有两个高通宣传 Quick Charge 3.0 必说的点，一是与 Quick Charge 2.0 相比疾速充电速度达 27%，增加功率损耗达 45%；二是比 Quick Charge 1.0 快 2 倍的充电速度。

　　听起来确实令人相当诧异，不过高通没有宣传电池在充电的前期，实践电力传输效率就会变得低很多，所以虽然疾速充电技术可以让你电池充溢的工夫缩减了 50%，速度更快，但依然需求一个多小时才干充溢电。

　　不过，我们需求留意的是，高通并不是吹嘘充电速度有多快，增加多长时间，重点是“进步充电效率”。为此，高通特别研发了一个特别值得称道的技术，称之为“电压智能协商算法 INOV（Intelligent Negoaon for Opmum Voltage） “， 并以为可以优化功率输入，维护电池寿命周期。

　　首先是优化功率输入，该算法详细所在的事情就是让便携设备具有选定所需功率电平的才能，以在恣意时辰完成功率传输，且化效率。例如，Quick Charge 3.0 可完成比 QuickCharge 2.0 达 38% 的效率提升。

　　再者，在电池充电的周期进程中，INOV 具有可以静态地调整充电电压的功用。当电池充电时，它吸收地电流渐渐地越来越少，这就是为什么 20% 的充电工夫会比后面 80% 更长的缘由。高通指出，只需在符合规定范围的电压，在 INOV 技术的协助下，手机都可以取得敲到益处的电压以及预期的充电电流。

　　静态调整电压的 INOV 技术，自然带来了充电选项方面的灵活性加强。之前 Quick Charge 2.0 支持四种形式以不同的功率电平充电，辨别为 5V/2A、9V/2A、12V/1.67A 和 20V 四档充电电压。新的 Quick Charge 3.0 则以 200mV 增量为一档，提供从 3.6V 到 20V 电压的灵敏选择。

　　总的来说，Quick Charge 3.0 技术重点无非就是大幅增加了充电时期电被糜费的量，”充电效率“成为了该技术的关键词，38% 的效率提升可喜可贺。相比之下，此前充电进程中不少额定的功率无法用于对电池停止充电，流失并招致发热，手机零件的温度也因而降低从而增加了电池的寿命。高通经过对充电销量的更多控制，在一定水平上而化电量损失，限制地进步充电效率并改善热表现。

　　快充技术的原理及使用

　　▲Rapid Charge 充电器提供三种电量和电流输入。

　　快充技术的原理及使用

　　▲Asus 的ZenPower Ultra 举动电源提供5V/1A 或9V/2A 的快充形式。

　　值得一提的是，高通的Quick Charge 技术交到各家厂商手中，也被修正成不同相貌，像是Motorola的Turbo Charger、HTC的Rapid Charger 2.0、Verus的World Charger、Pure-gear的Wall Charger、Sony的UCH10、Xiaomi的MDY-3-EB等充电器材，其实都是师出同源。另外，像是SAMSUNG的Fast Charge技术也是源自于Qualcomm Quick Charge，再进一步开发，以便能套用在三星自行研发的Exynos处理器上。

　　另外，高通发布有援助Quick Charge的名单中有呈现运用Intel处理器的Asus Zenfone 2，也就表示华硕所推出的BoostMaster快充技术其实也有使用到Quick Charge 2.0技术。这边略微提示一下，相关技术需运用对应指定产品与充电器材才会有快充效果。

　　OPPO VOOC 闪充

　　我们晓得电池充电分为两个局部，电池电量不太足时低电压的大电流恒流充电，当电池电压降低到接近4.2V时采用恒压小电流充电（电流会逐步变小），这个普通人都晓得。

　　OPPO的方案就是把种状况电流由1A加到4.5A，多组电池是必需的否则这么大电流扛不住，所以OPPO选择在其大手机上搭配这种技术，由于大手机才可以装上很多电芯，这就是所谓的VOOC 闪充技术。

　　快充技术的原理及使用

　　它提供了五级防护技术，打造一个平安无虞的充电环境。不过它算是绝对封锁的快充技术，主机板、电池、USB连接线与充电器都经过重新设计，因而OPPO 手机、原厂充电器、USB 连接线缺一不可，必需彼此相互搭配才干发扬闪充的效果。

　　VOOC 闪充技术在30分钟内就能充溢75%的电池电量，目前仅使用于自家多款手机上，另外也推出了闪充举动电源及专用车充。联发科所推出的PumpExpress Plus 快充技术可应用规范USB 充电器以输入电压12V 保送高达15W 以上的能量，在30分钟内就能将0%的手机电池充电至75%，到达疾速充电的目的。Pump Express Plus 技术将电压控制在5V、7V、9V 和12V 之间，电流则会大于或等于3A，充电效率相当不错，目前此技术已使用在手机上。

　　快充技术的原理及使用

　　▲VOOC闪充技术只运用在自家手机上，且必需搭配原厂电池、USB线及充电器才干到达疾速充电的效果。

　　行内人都明白，惯例手机的充电进程，是适配器将220V交流电降压成5V直流电，在手机端经过充电控制电路调整为4.2V左右给电池充电，在电压调控进程中由于功率的损耗会发生发热景象（这也是我们常说手机充电时分会发热的缘故）。VOOC闪充技术将充电控制电路移植到了充电器，将发热源移植到了适配器，转移手机发热成绩。

　　另外VOOC闪充的充电器也有专门的芯片，名为MCU芯片，取代传统充电中的充电控制电路。这颗芯片可以自动识别以后充电设备能否支持VOOC闪充。另外，它的充电口，虽然也是MicroUSB，但有7针，电池也是特制，触点到达了8个。

　　专门的适配器、电池、数据线、电路、接口，一切这一切都满足时分，才干开启闪充，完成4.5A大电流输入输出。假如检测到不支持，会自动运用波动充电电流完成慢速充电。

　　应该说，OPPO这套解决方案效果不错，实测效果好于高通的方案，目前也开展到第二代，并衍生出支持VOOC闪充的车载充电器和充电宝。它的弱点在于，整个充电的每个环节都要改造，本钱高，是OPPO，目前除了他们自家的几款手机，其他厂商还没有采用的（OPPO似乎也没向外推行过），鉴于OPPO暂时还没有高通的号召力，它的推行难度要大于Quick Charge。

　　快充技术的原理及使用

　　▲OPPO 闪充充电器在快充形式下的输入值为5V/5A，普通充电形式则为5V/2A。

　　快充技术的原理及使用

　　▲一定要运用原厂的线材来搭配援助快充的充电器，否则会有损害安装的可能性。

　　联发科Pump Express

　　联发科关于快充技术相较高通的开展晚了点，但也推出了Pump Express Plus充电技术。Pump Express Plus强调可应用规范USB充电器，以输入电压12V保送高达15W以上的能量，可以在30分钟内让举动安装的电池疾速充电从0%充至75%。MediaTek Pump Express Plus技术将伏特数控制在5V、7V、9V、12V之间，安培数则会大于或等于3A。单纯从输入端的伏特数与安培数来看，MediaTek Pump Express Plus确实能提供蛮快的供电效能。

　　快充技术的原理及使用

　　▲联发科推出了PumpExpress Plus 快充技术，目前也已使用在多款手机上。

　　Pump Express技术内置于PMIC的电源管理集成电路。Pump Express的特点是允许充电器依据电流决议充电所需的初始电压，由PMIC收回脉冲电流指令经过USB的Vbus传送给充电器，充电器按照这个指令调变输入电压，电压逐步添加至高达5V 到达充电电流。

　　快充技术的原理及使用

　　联发科目前有两种快充规格：

　　（1）Pump Express为疾速直流充电器提供的输出功率小于10W（5V），受控输入电压：5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V，主流输出功率：5V/1A & 5V/1.5A

　　（2）Pump Express Plus为充电器提供的输出功率大于15W，其差异为受控输入电压添加了12V、9V 和7V 三个档位，为12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/ 4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V。

　　目前配合联发科的快充方式，也曾经有Dialog，On-bridge 和通嘉等电源芯片厂为其配合开发专属电源管理IC，它无需运用到USB的数据通讯口，线路简约，从架构上看和目前传统USB 充电器简直一样，其电源设计原理上也一样，所以这里不做详细的阐明。

　　从下面的叙说，能发现运用高通的疾速充电方案优点：控制逻辑单纯，可靠性好，缺陷：充电器的本钱比同功率的充电器高20~30%。目前欧美和日本的手机制造商倾向运用高通的方案。

　　联发科的方案，其智能手机及充电器总成本控制在略增10%以内，投合中国及新兴国家中、低阶智能手机产品市场的需求。但是从技术的角度看，用电流脉冲信号的控制形式，其抗电磁干扰性和稳定性还需求更多验证。

　　疾速充电所带来的成绩
　　由于疾速充电的实质都是进步输出功率，这将让锂离子电池自身的安全性与使用寿命面临考验。因大电流或高电压充电的方式容易形成电池芯外部反响猛烈发作热失控，温度急速降低的后果有能够会起火或爆炸，形成不可思议的结果，所以在锂电池芯的选择上必需愈加慎重，也要做好周全的防护措施，所幸如今绝大部分的充电器和举动电源都相当注重安全性，直接将各种维护机制内建于产品中，将能够的损伤降到。

　　要享用疾速充电的便利性，除了充电器的规格必需援助较大电流与电压输入外，与其相连的线材也得具有相反的承受能力，所以一定要运用原厂随附或引荐选购的周边配件，才不会有安全性的隐忧。