解析手機快充原理,認識各家所用的快充技術

如何實現快速充電?

充電器輸出的「電壓」與「電流」是決定充電效率的兩大關鍵,每款手機充電器一定都會標示這兩個資訊的數據,最常見的組合為「5V/1A」與「5V/2A」,兩者相乘得出的數值就是額定輸出功率(充電器可正常且持續運作時的功率),在電池容量不變的情況下,輸出功率愈大,充電的速度就會愈快,因此要實現快速充電的方式有三種:其一是電流不變,提升電壓、其二為電壓不變,提高電流,最後則是電壓、電流均提高。

這是否代表只要使用輸出功率較高的非原廠充電器來充電就能達到快速充電的效果呢?其實這個說法是成立的,但這麼做有可能會因為功率過高使得電池負荷過度,導致手機電池損壞,甚至使手機過熱而燒壞;不過若在安全的負載範圍內更換額定功率更高的充電器,的確是一種實現快速充電的方式。

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▲快速充電會在前面的數分鐘或數十分鐘充入大部分電量,之後的充電效率就會明顯下降,但與標準充電方式相比,還是能節省不少時間。

快速充電的效果

前面提過電池充電的三個階段,不過實際上小電流充電的模式只會存在電池有過放電現象時,所以正常的充電過程主要是定電流和定電壓模式,而快速充電是縮短定電流充電的時間,定電壓的充電時間則不變,也就是說電池容量的前70%∼80%可以提升充電速度,但剩下的部分只能透過慢慢變小的電流去充電。

這也就是為什麼快速充電技術往往強調在前面短短的數分鐘或數十分鐘內藉由增大電流或電壓來充入大部分電量,因為之後的充電效果其實就與一般的標準充電器差異不大,故可得出一個結論:當手機電池的電量極低時才能夠充分展現快速充電的優點,若電池本身有至少五成以上的電量,使用快速充電的效果會與一般充電差不多。

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▲充電器上都會清楚標示電壓與電流的數據,圖示為電壓5V、電流1.5A 的充電器。

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▲想知道電池的實際電壓與電流數值,可以購買市面上的USB測試工具來進行檢測。

高通 Quick Charge 快充技術

高通早在數年前就發表了 Quick Charge1.0的充電技術,可把充電功率提高至10W,透過5V/2A 的充電器能讓充電速度比傳統5V/1A的充電速度提升40%,充電時間減少一個小時,這可說是快速充電技術的始祖,所有使用 Snapdragon 400晶片的手機幾乎都內建 Quick Charge 1.0技術。

新一代 Quick Charge 2.0技術的充電功率增加至36W,並支援5V、9V和12V三種電壓及最大3A的電流,不僅提高75%的充電速度,也代表它可以適用於多種裝置;但要讓快速充電發揮作用,不僅裝置必須支援 Quick Charge 2.0技術,還得搭配特殊的高電壓充電器(9V、12V),否則充電效果將和一般充電無異。

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▲手機和充電器都必須支援快充技術,才能發揮快充效果。

除了 USB 外,QuickCharge 2.0也可以在 micro USB、USBType-C 上使用,並具備向下相容的能力,其內建的IC會判斷充電的裝置是否支援 QuickCharge 2.0,若不支援將自動降至一般的5V 充電,因此不用擔心會發生電池損壞或手機過熱的危險。目前支援 Quick Charge2.0快充技術的手機愈來愈多,也有廠商推出充電器和行動電源等產品,此外可發現三星的 Fast Charge 及 Asus 的 BoostMaster 快充技術都有 Quick Charge 2.0的影子存在,其應用相當廣泛。

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▲高通發表最新的 Quick Charge 3.0快充技術,充電效率大為提升。

最新發表的第三代快速充電技術 QuickCharge 3.0採用「最佳電壓智慧協商(INOV)」演算法,可根據裝置選擇0.6V 到20V 的合適電壓來進行充電,將能源轉換效率最大化,充電效率也比前一代提昇38%,並提供額外的機制去保護電池壽命週期,只要充電35分鐘,就能將電池從0%充到80%,大幅縮短充電時間。同時它還向下相容 Quick Charge 之前的版本及 USBType-C,提供更多裝置超快速的充電體驗。

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▲Rapid Charge 充電器提供三種電量和電流輸出。

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▲Asus 的 ZenPower Ultra 行動電源提供5V/1A 或9V/2A 的快充模式。

OPPO VOOC 閃充與聯發科 Pump Express

手機廠商 OPPO 自行研發了一套獨立的 VOOC 閃充技術,提供了五級防護技術,打造一個安全無虞的充電環境。不過它算是相對封閉的快充技術,主機板、電池、USB連接線與充電器都經過重新設計,因此 OPPO 手機、原廠充電器、USB 連接線缺一不可,必須彼此互相搭配才能發揮閃充的效果。

VOOC 閃充技術在30分鐘內就能充滿75%的電池電量,目前僅應用於自家多款手機上,另外也推出了閃充行動電源及專用車充。聯發科所推出的 PumpExpress Plus 快充技術可利用標準 USB 充電器以最大輸出電壓12V 輸送高達15W 以上的能量,在30分鐘內就能將0%的手機電池充電至75%,達到快速充電的目的。Pump Express Plus 技術將電壓控制在5V、7V、9V 和12V 之間,電流則會大於或等於3A,充電效率相當不錯,目前此技術已應用在手機上。

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▲VOOC 閃充技術只使用在自家手機上,且必須搭配原廠電池、USB 線及充電器才能達到快速充電的效果。

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▲聯發科推出了 PumpExpress Plus 快充技術,目前也已應用在多款手機上。

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▲OPPO 閃充充電器在快充模式下的輸出值為5V/5A,一般充電模式則為5V/2A。

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▲一定要使用原廠的線材來搭配支援快充的充電器,否則會有損害裝置的可能性。

快速充電所帶來的問題

由於快速充電的本質都是提高輸入功率,這將讓鋰離子電池本身的安全性與使用壽命面臨考驗。因大電流或高電壓充電的方式容易造成電池芯內部反應劇烈發生熱失控,溫度急速升高的結果有可能會起火或爆炸,造成不堪設想的後果,所以在鋰電池芯的選擇上必須更加謹慎,也要做好周全的防護措施,所幸現在絕大部分的充電器和行動電源都相當重視安全性,直接將各種保護機制內建於產品中,將可能的傷害降到最低。

要享受快速充電的便利性,除了充電器的規格必須支援較大電流與電壓輸出外,與其相連的線材也得具備相同的承受能力,所以一定要使用原廠隨附或推薦選購的周邊配件,才不會有安全性的隱憂。

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PCABC
1.  PCABC (發表於 2016年5月04日 15:20)
當手機充完電後繼續接著充電器,此時的手機是經由電源直接供電,減少了電池的充電次數反而有利於延長電池壽命,但如果是接著電源玩遊戲、講電話,就有可能會因此導致手機過熱而對電池造成影響。

話不要講一半好嗎?

邊"充電"邊用"耗電量高"的軟體,才"有可能"因為"溫度上升"對電池造成壽命上的不良影響

如果都充飽了,插著電玩遊戲是有多損傷電池 = =

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