随着科技的发展,越来越多的数码产品诞生,小到人手一部的手机,大到平板、笔记本电脑,他们很大程度上方便了人们的生活,成为出游差旅途中不可或缺的一部分。如今人们出行手头没有现金或许影响不大,可若是随身携带的手机电脑等设备没电了,那简直是非常要命的事情,因此移动电源(充电宝)便成为了人们的好伙伴。
在诞生之初,移动电源最多应用场景的地方就是手机,随着技术的进步,移动电源已经不仅仅可以用来为手机充电了,给笔记本电脑、Switch游戏机充电也变成了可能。这么一类江湖救急神器,自然是值得任何人拥有一个。
不过买移动电源可不能瞎买,不然充电速度不够、不耐用,怎么行?那么我们来聊聊移动电源的那些事儿
一、充电标准与快充原理
既然提到了充电速度相关,就不得不聊聊充电标准了。一般USB的充电标准是5V/0.5A,对于智能手机来说明显不足,各家厂商为了提升充电速度纷纷发展出了不同的快充方案,而手机快充的原理在于提升输入手机电池的功率,根据电能公式:P(功率)=U(电压)×I(电流),若想提升输入功率,则至少需要提升等式中的两者之一,那么就产生了以下几种方案:
1.提高输入电流(I)
高通从2013年提出了QC1.0(5V/2A)的协议,从原来5V/0.5A进行电流的提升。但现在看来根本就是塞牙缝都不够的肉,毕竟现在的快充动不动就18W起跳。为什么当初只是将电流从0.5A升级到2A而已呢?原因是电流提升后,对于充电线的要求也提升,充电线需要更粗,以传输如此大的电流。技术的发展是需要时间的,当初升级到5V/2A已经是不小的改变了,且当时的充电线还是Micro-USB接口居多呢。
为了进一步提高充电效率,新一代的充电技术诞生了。
2.提高输出电压(V)
在电流有限的情况下,提高输入电压实现快充便成了第二个解决方案,于是这时QC2.0登场,将电源提升至9V/2A,实现了最高18W的充电功率。
但高电压意味着更多的耗损,为了充电,手机内有颗充电IC来控制充放电的过程,如果将充电电压提升至9V会造成更严重的能量损失,以致手机发烫,所以此时新一代的快速充电技术又出现了。
3.动态提升电压(V)电流(I)
既然单方面提升电压或电流都有缺点,那么两个一起调整会不会解决一些问题呢?这时QC3.0登场了,它动态调整充电电压,使手机在充电时不会发生过热的情况。这项标准也成为目前的主流之一。
二、充电协议
相信大家都有见过QC、PD、SCP、FCP、VOOC……之类看似神秘的字母排列组合,这都是啥?
其实这些都是各种不同的充电协议,不同的厂家选择的充电电压和电流都不同。因此需要一个协议在充电器和手机间进行协调,以确保手机不会被过大的电流充坏。而充电器是否能够混用的关键,就在于充电器与手机是否支持同一个协议。
所以我们来看下手机快充协议的类别。目前市面上主要分为三类:
1.QC(Quick Charge:快速充电)
QC(Quick Charge)是专为配备高通骁龙处理器的终端而研发的快速充电技术。发展至今高通一共发布了四代快速充电技术,分别为Quick Charge 1.0,Quick Charge 2.0,Quick Charge 3.0和Quick Charge 4.0/4.0+。目前大部分采用了高通骁龙处理器的手机都支持QC 3.0,目前市面上常见的QC信息如下表所示:
2.PD(Power Delivery:电力输送)
PD是目前主流的快充协议之一,全称为USB Power Delivery。它是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范,它兼容手机、平板和笔记本电脑等设备。PD透过USB电缆和连接器增加电力输送,扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流,输送的功率最高可达100W(目前手机还没用到),并可以自由的改变电力的输送方向。至今也发展到了3.0版本,目前苹果iPhone 8以上的设备均支持PD快充,大多数新款安卓手机也均支持PD快充。值得一提的是,PD 2.0标准之后便只支持Type-C线。目前市面上常见的PD信息如下表示:
3.其他
除了上述的两种协议,很多国产手机厂商还推出了自家的快充方案,比如华为的SCP、FCP,OPPO的VOOC系列,vivo的FlashCharge系列等等,从20W到最高65W不等,但由于各家基本不互相兼容,就经常会出现使用非原装充电器时充电非常慢,甚至无法充电的情况。没办法,这种情况要么老老实实用原装充电器,要么购买一款充电协议能匹配得上的移动电源。
而市面上充斥着数以万计的同类产品,同样都是移动电源,他们有什么区别?我应该去买哪一种才合适呢?
总结
大家在选购移动电源时有必要注意一些事项:
1、不要过多在意颜值:移动电源的功能就是为手机充电,但并不是外观越好看就越好,好看是一方面,关键应该看它支持的协议以及内部的电芯质量如何。
2、不要盲目追求大容量:容量越大的确能够为手机充更多次电,但自身需要充电的时间可能就会越长,还有可能不耐用(比如同样给一台支持VOOC的OPPO手机充电,30000mAh的10W未必就比10000mAh的20W耐用)。
总之移动电源这种东西功能上都是大同小异的,小编认为没有绝对的哪一款是最好的,每个人的心目中都有更适合自己的那一款,大家要先找准自己的使用需求,再针对性地进行购买。
如果你恰好有购买移动电源的想法,希望此文能帮到你。
快速充电 谈到快速充电,最关键是根据电池制造商的规格确定电池可以处理的电流。举例来说,电池的“C 率”指定了电池充放电的最大电流。标准C 率通常在 0.5C 到3C 之间,具体取决于所用的具体电池,通常需要在较高C 率和较低能量密度之间进行权衡。例如,一块 3000mAh 的电池,C 率为 1C,意味着电池能够以最大 3A 的电流充电。通常,电池制造商还会为 C 率指定不同的电压和温度范围,在电压较低或温度较高/较低的条件下,C率会降低。 如果一块电池具有较高的 C率,那它就可以处理更多的电流,也就可以更快地充电。例如,相比无线扬声器,较高 C 率的电池对智能手机和笔记本电脑等便携式设备来说更加有用,因为这些便携式设备可能需要每天至少充电一次。通常对运行时间较短且需要持续使用的设备来说,快充肯定是首选。了解电池的 C 率可以帮助设计人员确定如何优化其解决方案,使他们能够选择最适合其电池的充电器IC拓扑结构和安全功能。
恒流 (CC) 充电阶段(也称为快充阶段)通常取决于电池的电压阈值。
如何选择恰当的充电器IC
在选择合适的电池充电器IC系统时,最重要的考量参数包括:电池组中串联的电池数量、输入电压 (VIN) 范围、充电电流和系统电源路径管理。这些参数决定了充电电路(开关或线性)所需的电源转换类型,以及为系统电压轨供电所需的附加功能,例如窄电压直流 (NVDC) 电源路径管理。这些因素直接决定充电器IC拓扑的选择。简而言之,充电器IC拓扑由以下基本参数确定:
1)对5.0V输入、充电电流小于或等于500mA的单节电池组而言,线性充电器IC较适合。单节电池组的最大电压通常在 4.2V 到 4.5V 之间。需要注意,根据系统设计和散热性能的不同,线性充电器IC的最大电流可能高于或低于预期值。
2)如果充电电流超过500mA,建议使用开关充电器IC。这种充电器IC也常用于电压大于或等于 5V 的 USB 应用。根据 VIN 和最大电池电压(VBATT),通常有三种开关充电器IC拓扑可选。如果 VIN 低于最大 VBATT,选择升压充电器IC;如果 VIN 大于或等于 VBATT,选择降压充电器IC;如果 VIN大于、小于或等于 VBATT,则选择升降压充电器IC。下文将对这些拓扑给出更详细地描述。
电池组电池配置
就电池配置而言,根据电池组内物理串联放置的电池数量,以及充电器IC的输出电压 (VOUT)范围,电池充电器IC分为单节或多节电池充电器IC两种类型。 单电池具有较低的功率输出和较小尺寸,通常最大放电电流在 1C 到 3C 之间(例如 1Ah = 1A ~3A)。这意味着单电池充电器IC通常适用于较小的移动设备,例如手机、手表和耳机。而多个堆叠的电池则可以提供较大功率,通常用于需要更多功率的大型系统,例如笔记本电脑、扬声器、移动电源和无人机。不过,电池组内并联的电池数量通常不会影响充电器 IC 的选择,因为并联不影响电压。