現在的電子產品愈發注重使用者體驗。隨著新一代智慧手機和平板電腦的移動處理器的運算速度越來越快,內核越來越多,電池容量的不斷提高,電池的快充與發熱等問題已成為影響用戶體驗的重要因素,因此對移動終端的電源管理提出了更高的要求。目前,各大移動處理器平臺廠商(高通和聯發科等)都推出了相應的快充解決方案,這些方案都需要在可擕式電子設備端配置快充晶片,以實現高壓大電流快充。

 

一、高通Quick Charge簡介(簡稱QC)

▲高通QuickCharge1.0

使用的是5V/2A輸出標準,到了QuickCharge2.0發展到5V/9V/12V三種電壓最大充電電流3A的水準,最新的QuickCharge3.0則是在2.0的基礎上進行改進。

高通QC1.0:輸出規格5V/2A,基本都是驍龍600平臺。

 

▲高通 Quick Charge 2.0

高通Quick Charge 2.0技術是Quick Charge 1.0的升級版本,採用了全新的規範。通過同時加大電流與電壓的方法來提高充電速度。QuickCharge2.0的優勢:其技術相容性和繼承性比較好,外部介面採用的是通用USB標準,無需購買專用的線纜,沒有快速充電功能的手機在採用QuickCharge2.0充電器時,仍然可以按普通方式充電。

劣勢:在於手機側相對會有較大的發熱,充電速度稍慢。

 

▲高通 Quick Charge 3.0

去年,美國高通公司在香港首次展示了Quick Charge 3.0快速充電技術,宣稱QC 3.0與Quick Charge 2.0相比,説明提高快速充電速度最高達27%,或減少功率損耗最高達45%。據美國高通公司官方介紹,在充電選項方面,Quick Charge 2.0提供5V、9V、12V和20V四檔固定充電電壓。

 

而Quick Charge 3.0採用INOV最佳電壓智慧協商演算法後,則以200mV增量為一檔,提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。這將允許手機等移動終端獲得恰到好處的電壓,達到預期的充電電流,從而最小化電量損失、提高充電效率並改善熱表現。現在快充技術與USB Type-C的結合,更是將易用性與實用性推向新高度。

 

高通Quick Charge 3.0現已正式推出,並將在部分高通驍龍處理器中以選配形式提供,包括驍龍820、652、650、625、617、435和430處理器。目前,小米、樂視、惠普、LG 也都推出了支援Quick Charge 3.0快充技術的新手機。

 

二、聯發科Pump Express簡介,(簡稱PE)

聯發科推出了屬於自家的快充技術——Pump Express。Pump Express特點:允許充電器根據電流決定充電所需的初始電壓,由PMIC發出脈衝電流指令通過USB的Vbus傳送給充電器,充電器依照這個指令調變輸出電壓,電壓逐漸增加至高達5V 達到最大充電電流。

 

1.Pump Express為快速直流充電器提供的輸出功率小於10W(5V),受控輸出電壓:5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V,主流輸出功率:5V/1A & 5V/1.5A

 

2.Pump Express Plus為充電器提供的輸出功率大於15W,其差別為受控輸出電壓增加了12V、9V 和7V 三個檔位,為12V / 9V / 7V 、 5V / 4.8V / 4.6V / 4.4V 、 4.2V / 4.0V / 3.8V / 3.6V。

 

聯發科MTP Pump Express Plus的原理和高通Quick Charge大同小異,都是在保證充電電流2A的基礎上,通過加大充電器到手機USB 埠的電壓來實現更大的充電功率。

 

3.Pump Express 3.0僅需20分鐘就能將智能手機的電池從零充到70%。通過Pump Express 3.0,使用者只要充電五分鐘,手機就能夠通話長達四小時。聯發科表示,此速度幾乎是目前市場上競爭方案的兩倍,並且比傳統的充電技術快了五倍之多。此外,Pump Express 3.0是全球首款採用USB Type-C介面進行直接充電的快充方案。直接充電可繞過手機內部的充電線路,而且電源適配器的電流直接流至電池,從而有效防止充電時手機出現發燙問題。

 

Pump Express 3.0的主要功能提升包括:更快的充電速度、更高的充電效率、以及充電時更低的手機溫度。通過直接充電,Pump Express 3.0的功率耗損比Pump Express 2.0減少了達50%。目前主要應用於MTK MT6757,MT6797等高端平臺。

 

三、USB Power Delivery Specification簡介,(簡稱USB Type-C / USB PD)

“USB Power Delivery Specification(USB PD)”是一個利用USB介面實現最大可供給100W電力的標準。目前,USB PD標準分10W、18W、36W、60W和100W五級“規格”,電壓採用5V、12V和20V,電流為1.5A、 2A、3A和5A,如此靈活的配置,讓各種電子設備都能通過一條USB線纜滿足供電需求,不但可以為移動設備供電,甚至還能給筆記本、顯示器直接供電,並且它可以實現雙向充電,也就是說兩台電腦用USB線連接可以互相充。

 

USB PD標準能夠支援100W以內,5V、12V、20V不同電壓的裝置,且將電源及訊號整合至同一條線內,所以除了能夠給手機、平板充電以外,還可給筆記型電腦等以往無法通過USB供電進行驅動設備的快速充電,Apple新MacBook就是使用「USB Type-C」+「USBPD」來實現的。有了Google和Apple兩大巨頭的支援,「USB Type-C」+「USBPD」標準非常有希望成為未來的統一標準,智慧手機、平板電腦、筆記型電腦等所有的數碼設備都可以實現通用一個充電器和充電線。

 

四、方案比較

「USB Type-C」+「USB PD」雖然是目前最優的解決方案,但利益驅使著其它廠商去制訂自己的快速充電標準,每個標準都有各自的優缺點,成本低、使用方便、相容性最強的那一個相信才能得到最多的採用。

 

QC高通的快速充電方案優點:控制邏輯單純,可靠性好,缺點:充電器的成本比同功率的充電器高20~30%。目前歐美和日本的手機製造商偏向使用高通的方案。

 

PE聯發科的方案,其智慧手機及充電器總成本控制在略增10%以內,迎合中國及新興國家中、低階智慧手機產品市場的需要。但是從技術的角度看,用電流脈衝信號的控制模式,其抗電磁干擾性和穩定性還需要更多驗證。

 

五、各種方案的對比

請看圖

 

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