【行动周边】浅谈快速充电原理

2024-05-05 316

随着行动装置的应用功能日益强大，耗电量越来越大，为了让行动装置的锂电池充电时间缩短，各家厂商都在加紧研究开发快速充电技术。日前版主写了一篇”浅谈快速充电对锂电池安全性与寿命影响“，阐述”最新”的快速充电技术可能会造成锂电池寿命或多或少影响，某网友以本身使用HTC One M7已2.4年但手机锂电池还头好壮壮为例认为版主的观点是屁文，版主实在忍不住回复该留言: “HTC One M7有支援高通Quick charge 2.0吗?”

广义来看，只要输出功率大于Conventional Charging的5W（5V / 1A），都可以被称之为快速充电。但该文版主提出的快速充电指的是狭义的快速充电定义，透过加大电流或电压让输出功率大于10W以上。目前可以输出功率大于10W以上的快速充电技术阵营主要有高通的Quick charge 2.0/3.0、OPPO的Vooc闪充、联发科 Pump Exress Plus、德仪TI的Max Charge、USB的USB 3.1 PD及Apple 20V…。

因目前可以支援高通快速充电规格的行动终端商品最多，本文以高通快速充电技术为例，阐述快速充电的基本观念及列出目前可支援的手机型号:

1. 行动装置的快速充电原理:

Android行动装置充电大都透过Micro USB ，一般的 USB (USB 1.0~3.0)所能承受的电功率有限，充电大多被限制在 5伏特电压以及 2 安培以下的电流 (10W)。在经过电力系统的转换以及电线传输过程的耗损，实际传输到手机上的功率通常已经少于 7.5W。

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为了突破传统 USB 充电的充电限制，让装置的充电速度可以更快、更有效率，各厂商致力研发“端点对端点”的快速充电方案，透过增大电流或是电压的方式来提高充电速度。由于充电电流或电压大小通常是由行动装置(手机或平板)决定的，行动装置处理器厂商变成了快速充电技术发展的要角。

我的行动装置明明就有支援快速充电，但为何充电速度还是很慢呢 ? 快速充电要发挥功效是在必须使手机端与充电设备达成快速充电协议才能运作，必须同时具备三个缺一不可的要件才行~支援快速的处理器(行动装置)、支援快速充电的变压器及4 Line的充电传输线。

A.4 Line的充电传输线:

行动装置要如何办别不同来源的充电电流或电压容量呢? 通常是透过 Micro USB 中间的 D+ D- 两条线与行动装置沟通所以支援快速充电的充电传输线必须是4 Line的Data传输线，不能用一般的2 Line 的充电线。

在充电类型方面，一共有三种定义：标准下行埠(Standard Downstream Port，SDP)、充电下行埠(Charging Downstream Port，CDP)及专用充电埠(Dedicated Charging Port，DCP)。USB充电规范中，一般分成两种~标准USB电流(输出电流500mA以下， SDP)及AC充电(USB AC charging Mode，常见输出电流种类有500mA、 1000mA、2000mA)。由于一般的USB 2.0端子具有4个脚位，分别为负责传输资料的D+、D-、供应电源的5V及GND. Micro USB端子则具有5个脚位USB OTG线材，多了1股定义为ID的未包覆裸线.

Android行动装置通常是透过D+、D-脚位导通状态，来做为充电模式判断依据。若D+与D-短路，行动装置就会判定为得以AC模式进行快速充电。Apple、Moto、Samsung平板电脑则是在装置与线材端的特定讯号脚位，加入分压电阻器用以识别装置类型。

影响Micro USB充电传输线成本(售价)主要有三个-USB连接器插拔的信赖度、线的材质与线的种类。除了线的种类(两线、四线、五线)会影响行动装置辨识充电种类外，线的材质内阻大小也会影响充电效率。一般而言，纯铜的阻抗低，传导效果最好，但厂商为降低成本会以铜包钢或铜包鈻的导体来当纯铜线。网友测试HTC原厂附赠的Micro USB充电线线头尾电阻值为0.2欧姆左右，但坊间低价的USB充电线测出的电阻值居然高达3.5~5欧姆。若以5欧姆的线材使用5V 1500mAh输出，结果只有250mA输出到行动装置，难怪会充不饱。

总言之，若要使用快速充电最好要使用原厂附的传输线或是要确定该传输线必须为4 Line的充电传输线。

B.支援快速充电的变压器:

执行快速充电必须使用可以支援大电流或高电压的AC充电器，若只是将USB传输线置入电脑USB充电端子或是不支援快速度充电的行动电源是无法执行快速充电的。一台可以支援Quick Charge 2.0的高电压(9V或12V)充电器，才可以才能发挥最高3A的充电电流。

目前各手机品牌推出可以支援的快速充电器名称虽然不同(如Moto Turbo Charger 2.0、HTC Rapid Charger 2.0及ASUS BoostMaster ..)，只要快速充电器有注明支援QC 2.0及通过台湾BSMI认证，基本上都是可以相容的。快速充电器可支援QC2.0充电器评测请详见港都狼窝。

特别提醒，使用支援快速充电的变压器若使用在不支援快速充电的行动装置，只要变压器是有台湾BSMI合格认证的，基本上不会对行动装置有安全影响，但无法发挥快速充电功能。

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C.支援快速充电的处理器:

行动装置的充电控制通常是透过处理器来控制的，高通不同型号的处理器支援不同快速充电规格。

支援Quick Charge 1.0 主要是高通S600处理器；支援Quick Charge 2.0的处理器则有高通Snapdragon S200、S400、S410、S615、S800、S801、S805。不过，并非采用该型号处理器就有支援Quick Charge 2.0 ，目前台湾上市手机中已知支援Qc2.0的手机机型如下(2015/11/19)，更多可支援机型查询详见高通官网:

支援Quick Charge 3.0的处理器则有Snapdragon S820、S620、 S618、S617、S430 等处理器选配使用，目前已知HTC One A9。

QC3适用处理器

特别提醒，若使用不当的快速充电器或Micro USB充电传输线，将会影响充电效率，甚至造成人身安全问题。选用支援快速充电的压器必须经过台湾BSMI认证，才可确保使用安全性。不过，Micro USB充电传输线并不需要认证，坊间充电线品质良莠不齐，选购时要特别小心注意，以免赔了夫人又折兵。

2. 高通10W以上的快速充电技术:

A.Quick Charge 2.0:

高通快速充电技术是提高充电器输出电压及电流的方式来实现电池的快速充电，根据 Quick Charge 2.0 的规格定义，Quick Charge 2.0 Class A 可透过 Micro USB 提供最高 24W 的电力输出，在 USB-C 则可提供更高 36W 的输出；Quick Charge 2.0 Class B 甚至可提供高达 60W 以上的的输出功率。Quick Charge 2.0 提供了四种充电电压（5V、9V、12V、20V），输出电压从 5V 提高到 9V，电流也从 1A 提高的 1.6 A~ 2.0A。

qc2规格