電池容量大了，充電時間怎麼縮短？

在zai探tan討tao快kuai充chong技ji術shu前qian，先xian來lai回hui顧gu一yi下xia智zhi能neng手shou機ji和he過guo去qu幾ji代dai電dian池chi的de發fa展zhan曆li程cheng。智zhi能neng手shou機ji經jing曆li了le四si代dai的de發fa展zhan後hou，電dian池chi容rong量liang終zhong於yu有you所suo突tu破po。究jiu其qi原yuan因yin，並bing非fei是shi電dian池chi密mi度du提ti升sheng
，而er是shi因yin為wei手shou機ji屏ping幕mu變bian大da後hou，電dian池chi的de空kong間jian、容量也相應地得到了一點提升；其次
，電芯電壓有所提升

，4.2V電池現在成為了4.3V，並且今年已經有很多廠商開始做4.4V電芯。

發展到第五代智能手機，當電池容量能夠做到3000mAh時

，已經對整個係統架構都帶來了挑戰，原來的適配器已經落伍了。這是因為很多標配的適配器都是5V/1A的
，包括iPhone5s在內，這意味著其輸出功率僅為5W。要給更大容量的電池充電，提升適配器的輸出功率是非常必要的。

那麼，隻要提升了適配器的功率
，就能讓電池充電速度加快嗎？假設電池的容量隻有200mAh

，是不是用個大功率的適配器能夠讓充電更快？答案是否定的。在這個過程中有一個誤區需要澄清一下
，即：電池充電速度和電池大小沒關係。正常情況下，大容量和小容量的鋰電池
，所需的充電時間是一樣的。

假設電池容量為3000mAh
，如果用3000mA的電流給電池充電，那麼1h就充滿了
，即充電速率為1C。而目前業界的標準要求充電速率為0.5C，即需要1500mA的電流充電
，這樣就要2h充滿。當前市麵上大部分的充電器都是以0.5C的規格來充電，這也是為什麼幾乎所有的手機、筆記本、平板電腦的充電時間都是2~3個小時。

如果繼續提升至較為安全的0.7C的充電速率，即充電電流=3000mAh×0.7C=2.1A。那麼問題就來了，2.1A顯然已經突破了當前適配器的最大電流（5V/1.5A）。由此可見
，今天的適配器在電池容量提升到3000mAh時，會導致充電速率降低
，延長充電時間。

因此，探討快速充電有兩個問題需要重點把握，一是麵對大容量電池如何提高充電速率，二是如何將充電時間進一步縮短。

提升電流還是電壓
？

為了加速手機充電速度，就必須在電池的充電功率上麵下功夫。而為了達到大功率，根據功率＝電壓×電dian流liu
，就jiu意yi味wei著zhe要yao在zai電dian壓ya和he電dian流liu這zhe兩liang個ge方fang麵mian著zhe手shou。當dang前qian市shi場chang上shang的de快kuai速su充chong電dian解jie決jue方fang案an，也ye不bu外wai乎hu是shi通tong過guo提ti升sheng電dian流liu或huo是shi電dian壓ya這zhe兩liang種zhong方fang式shi來lai實shi現xian。

因為充電線纜的粗細程度有一定的規定
，這些連線普遍不能支持2A以上的電流。根據P=I2R，電流提升則要求線纜的阻抗更小，因此需要更換現有的硬件才能實現。

提升電流方麵典型的代表當屬OPPO的VOOC技(ji)術(shu)
，通(tong)過(guo)自(zi)有(you)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)更(geng)大(da)的(de)電(dian)流(liu)穩(wen)定(ding)輸(shu)入(ru)到(dao)手(shou)機(ji)上(shang)
，同(tong)時(shi)還(hai)要(yao)保(bao)證(zheng)手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)的(de)穩(wen)定(ding)以(yi)及(ji)電(dian)路(lu)的(de)健(jian)康(kang)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)
，就(jiu)需(xu)要(yao)定(ding)製(zhi)的(de)電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)以(yi)及(ji)特(te)別(bie)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)來(lai)實(shi)現(xian)
，采(cai)用(yong)了(le)VOOC技術的Find 7和一般手機有三個不同
，一是電源適配器，一般手機上的適配器最大輸出電流超不過2A

，而OPPO為Find 7配備的適配器電流輸出高達4.5A，同時它的體積也比一般充電器大很多，原因是內部電路豐富
；第二是Find 7的電池上有八個觸點
，一般手機上隻有四個；第三是手機的USB接口針腳為7pin，一般MicroUSB是5pin，這多出來的四個觸點和兩個針腳都是為VOOC服務的。

為了在不增加 USB 連接器成本的情況下提供較高的充電功率，似乎提高輸入電壓是更為合乎需要的選項。這方麵的代表是高通的Quick Charge
，早在去年高通驍龍 800 處理器發布之際
，高通就為這新一代的處理器升級了 2.0 版的快速充電技術協議。從之前在驍龍 S4 Pro 處理器搭載的 Quick Charge 1.0 升級至如今的 Quick Charge 2.0。

這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)將(jiang)固(gu)定(ding)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)變(bian)為(wei)可(ke)變(bian)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)，可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)所(suo)需(xu)的(de)高(gao)電(dian)壓(ya)輸(shu)入(ru)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)提(ti)升(sheng)手(shou)機(ji)充(chong)電(dian)功(gong)率(lv)完(wan)成(cheng)充(chong)電(dian)提(ti)速(su)的(de)最(zui)終(zhong)目(mu)的(de)。通(tong)過(guo)采(cai)用(yong) Quick Charge 2.0 技術的電源適配器
，可以讓搭載驍龍 800 處(chu)理(li)器(qi)的(de)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)，安(an)全(quan)使(shi)用(yong)較(jiao)大(da)的(de)充(chong)電(dian)功(gong)率(lv)來(lai)為(wei)手(shou)機(ji)提(ti)速(su)充(chong)電(dian)。該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)也(ye)是(shi)需(xu)要(yao)在(zai)充(chong)電(dian)器(qi)以(yi)及(ji)手(shou)機(ji)內(nei)部(bu)芯(xin)片(pian)上(shang)麵(mian)做(zuo)一(yi)定(ding)的(de)處(chu)理(li)，此(ci)外(wai)，它(ta)是(shi)與(yu)高(gao)通(tong)的(de)處(chu)理(li)器(qi)芯(xin)片(pian)捆(kun) 綁在一起的
，目前還無法支持其他的處理器平台。

那麼，我們還能不能有更多的選擇？
[page]
MaxCharge更勝一籌
？

TI剛推出的MaxCharge技術讓人眼前一亮。與高通的做法一樣
，TI也是通過提升輸出電壓來減少充電時間。所不同的是，MaxCharge技術不需依賴處理器，可以獨立識別並兼容普通的5V以及更高電壓輸出的專有適配器。

MaxCharge技術最大的優勢是能提升功率而不增加損耗
，因為功率=電壓×電流，在提升電壓的時候功率也是提高的，但由於電流沒有變，保持在2A以下
，線纜
、適配器接口都不需更換。

TI電池管理產品（BMS）大中國區市場和應用部門經理文司華博士強調
，MaxCharge可以獨立識別並兼容普通5V以及更高電壓輸出的專有適配器。通常識別高壓適配器有很多種方式
，比如可以通過應用處理器來識別，例如高通、MTK。而TI的所謂“獨立識別”，是指充電IC不需要其他任何芯片的介入，自己就能夠識別適配器，包括5V以及更高電壓的適配器。

而之所以能實現獨立識別，主要是因為MaxCharge在D+/D-兩個信號上有交換信號，可以和適配器交換信號

；它也能夠通過VBUS上(shang)的(de)電(dian)流(liu)脈(mai)衝(chong)控(kong)製(zhi)

，通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)解(jie)碼(ma)去(qu)識(shi)別(bie)適(shi)配(pei)器(qi)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)
，它(ta)在(zai)遇(yu)到(dao)普(pu)通(tong)適(shi)配(pei)器(qi)時(shi)可(ke)以(yi)正(zheng)常(chang)效(xiao)率(lv)充(chong)電(dian)，而(er)遇(yu)到(dao)專(zhuan)有(you)適(shi)配(pei)器(qi)時(shi)就(jiu)可(ke)以(yi)用(yong)高(gao)壓(ya)充(chong)電(dian)。

文司華博士表示，與現有電池充電器相比
，TI將充電時間減少了一半以上
，最高可將充電時間減少60%
，並使用戶在實現快速充電的同時又不會受到發熱過量的困擾。

TI新推出的bq25892開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)充(chong)電(dian)器(qi)在(zai)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)保(bao)持(chi)行(xing)業(ye)最(zui)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)所(suo)具(ju)有(you)的(de)優(you)勢(shi)的(de)同(tong)時(shi)，為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)加(jia)安(an)全(quan)的(de)充(chong)電(dian)體(ti)驗(yan)。為(wei)了(le)提(ti)升(sheng)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)，並(bing)延(yan)長(chang)眾(zhong)多(duo)鋰(li)離(li)子(zi)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，MaxCharge技術縮短了充電時間並減少了充電時產生的熱量

，這些應用包括智能手機、平板電腦、無人機、移動電源以及工業和醫療設備。

除了在適配器方麵的靈活性，新推出的bq2589x係列在效率方麵表現也非常出色。據文司華博士介紹

，充電IC普遍效率是88%~89%
，而bq2589x在輸入電壓為9V、電流為3.5A時充電效率提升至91%

，溫度僅上升18℃。他ta解jie釋shi，溫wen升sheng直zhi接jie決jue定ding了le用yong戶hu體ti驗yan
，很hen多duo設she計ji都dou由you於yu散san熱re問wen題ti不bu得de不bu采cai取qu折zhe中zhong的de設she計ji方fang式shi

，因yin此ci提ti升sheng效xiao率lv是shi整zheng個ge芯xin片pian設she計ji裏li最zui重zhong要yao的de環huan節jie。

第三，MaxCharge能夠實現更加安全的充電。設計人員通過控製IC溫度並使用熱調節環路優化熱性能來減少過多散熱，同時，通過與TI MaxLife電池電量計技術進行配對

，可以確保便攜式電子產品中更長的電池使用壽命和更加安全的充電。

分立充電IC是未來趨勢

除了前述三大優勢，MaxCharge產品係列還擁有一些有利於提供高充電電流的特性，其中之一就是電阻補償 (IRComp)。高充電電流將在充電路徑寄生電阻和內部電池阻抗上引起電壓降。在過去的兩年裏，由於高能量密度的原因，電池單元的 1000mAh 歸一化阻抗從 200mΩ 的中等水平增加了50%左右。較高的阻抗將導致充電過早地進入了恒定電壓模式，從而使得充電時間延長。IRComp 把充電器端子電壓增至高於電池調節電壓（高出的幅度為 I x R 壓降），以使充電器能夠在恒定電流模式中停留足夠長的時間
，由此實現快速充電。

那麼，在市場的推廣過程中
，TI又有哪些優勢？畢竟同樣是通過提升電壓的方式，高通、MTK的處理器平台有非常成熟的生態係統。

對此
，文司華博士表示，早先的功能機以及初期的3G手機，充電IC是包含在PMU（Power management Unit）中的，這部分可以由主平台廠商直接出貨。近年來的趨勢是，越來越多的客戶關注充電體驗、充電效率。如果把大電流充電IC集成在PMU中，PMU本身有好幾個電壓，再來個“發燙大戶”是不現實的，所以，充電IC獨立出來已經成為一個趨勢。現在幾乎各家旗艦機型
，包括中端以上機型都采用單獨的充電IC。所以從這個角度看，TI的解決方案符合充電IC的發展趨勢，可以搭配任何主芯片平台使用，普適性更強。

相關閱讀：

快速充電技術探討：怎麼實現手機快速充電
？
自適應快速充電方案分享，移動設備充電不是難事了！
如何給無人機快速充電
？請看下文