百瓦級(jí)快充競賽 20分鐘怎么充滿電?

謝慧華

5G時(shí)代，隨著性能的增強(qiáng)、應(yīng)用場景的豐富，手機(jī)終端耗電量進(jìn)一步提升。在電池容量無法大幅增加的情況下，提升快充功率是拯救“電量焦慮癥”最直接有效的辦法。7月15日，OPPO發(fā)布了新一代125W超級(jí)閃充技術(shù)，率先進(jìn)入百瓦快充領(lǐng)域;iQOO宣布將在8月發(fā)布的新旗艦手機(jī)上應(yīng)用120W超快閃充技術(shù);小米120W快充手機(jī)通過3C認(rèn)證......一時(shí)之間，手機(jī)快充領(lǐng)域風(fēng)起云涌，掀起一場百瓦級(jí)的“軍備競賽”。

OPPO：125W超級(jí)閃充，65W無線閃充

在新一代超級(jí)閃充發(fā)布會(huì)上，OPPO發(fā)布了125W超級(jí)閃充、65W AirVOOC無線閃充技術(shù)，隨之亮相的還有50W、110W兩款超級(jí)閃充mini適配器。官方稱125W超級(jí)閃充技術(shù)可以5分鐘將等效4000mAh電池能量的手機(jī)充至41%，20分鐘充滿。息屏待機(jī)充電時(shí)溫度不超過40°C，與上一代SuperVOOC保持一致。

資料顯示，OPPO125W超級(jí)閃充采用并聯(lián)三電荷泵方案，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%。適配器輸出20V/6.25A電流，經(jīng)過三個(gè)并聯(lián)的電荷泵降壓轉(zhuǎn)換成10V/12.5A進(jìn)入電池，每個(gè)電荷泵只需要轉(zhuǎn)換大約42W左右的功率，可以有效避免大電流造成的過載、過熱。電芯規(guī)格由3C提升到6C，輸入電流從上一代的6.5A增加到了12.5A，電池工藝由極耳中置升級(jí)為多極耳。電芯阻抗進(jìn)一步降低，有效降低電池充電時(shí)的發(fā)熱。

為保障充電安全，手機(jī)端內(nèi)置的測(cè)溫傳感器由原先的4顆增加到10顆，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)充電情況，充電時(shí)機(jī)身最高溫度不超過40°C。兼容性方面，支持125W超級(jí)閃充的手機(jī)可以向下兼容27WPD、18WQC、30WPPS等方案;適配器端采用USB-C輸出接口，除了兼容OPPO自家的閃充方案外還支持125WPPS、36WQC。

65WAirVOOC無線閃充延續(xù)了此前的隔離型電荷泵充電方式，能夠用5分鐘將等效4000mAh電池能量充至31%，30分鐘即可充滿。在此前40W無線閃充技術(shù)基礎(chǔ)上，65WAirVOOC無線閃充還增加了一套功率通路，采用雙無線充電引擎架構(gòu)，大幅提升充電效率，從發(fā)射到接收的效率達(dá)到88%。為了更好地散熱，充電器內(nèi)部還加入了半導(dǎo)體制冷器，將手機(jī)背部的熱量傳導(dǎo)到無線底座的風(fēng)道區(qū)域并吹出，最終實(shí)現(xiàn)不超過39°C的機(jī)身溫度。

iQOO：120W超快閃充量產(chǎn)化

7月13日，vivo旗下子品牌iQOO宣布120W FlashCharge超快閃充即將量產(chǎn)，該技術(shù)基于20V/6A的充電方案，綜合考量了能量轉(zhuǎn)化、溫升控制、充電安全、器材兼容性等多個(gè)關(guān)鍵因素，將充電轉(zhuǎn)化率由過去的97%提升至98.5%。

從iQOO公布的技術(shù)細(xì)節(jié)看，120W FlashCharge超快閃充加入了雙電荷泵技術(shù)，電流進(jìn)入手機(jī)后分為雙路20V/3A，各自經(jīng)過電荷泵分壓后輸出10V/6A，最后合并成10V/12A對(duì)串聯(lián)組成的高壓直充電池組進(jìn)行高壓直充。為達(dá)到超大倍率充電性能需求，iQOO將采用6C電芯，電池內(nèi)部采用了MTW陣列極耳結(jié)構(gòu)，有效降低電芯阻抗，大倍率充電也不會(huì)產(chǎn)生高熱量，讓整個(gè)系統(tǒng)得以長時(shí)間大功率運(yùn)行。

充電安全方面，充電器內(nèi)置兩顆溫度傳感器，并通過數(shù)據(jù)線將充電器溫度信息傳輸?shù)绞謾C(jī)上，手機(jī)上會(huì)根據(jù)充電器溫度控制充電功率;手機(jī)端則采用了由多層石墨、液冷均熱構(gòu)成的超導(dǎo)VC液冷散熱系統(tǒng)，確保使用過程安全低溫。

百瓦級(jí)快充的黑科技

除了OPPO和iQOO，其他手機(jī)廠商也看準(zhǔn)百瓦級(jí)快充領(lǐng)域，動(dòng)作頻頻。近日，一款型號(hào)為M2007J1SC的小米新品3C認(rèn)證信息顯示，它最高配備20V/6A的充電適配器，意味著這款新品很可能將支持最高120W的充電功率。這些信息表明，百瓦級(jí)快充技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟可量產(chǎn)的前期，將很快量產(chǎn)商用。

從OPPO、iQOO已經(jīng)公布的資料看，新的快充技術(shù)都應(yīng)用到了電荷泵技術(shù)，利用電容作為儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)換電壓電流來提高充電功率。略有不同的是，iQOO采用的是雙電荷泵技術(shù)，通過兩顆并聯(lián)的獨(dú)立充電芯片，將20V/6A的電流轉(zhuǎn)化為5V/12A的電流，從而降低通路上的阻抗，提升整體充電的轉(zhuǎn)化率。OPPO則采用并聯(lián)三電荷泵方案，適配器輸出的20V/6.25A經(jīng)過三電荷泵降壓轉(zhuǎn)換成10V/12.5A進(jìn)入電池，每個(gè)電荷泵只需轉(zhuǎn)換20V/2.1A的功率，有效地避免了大電流造成的電荷泵過載、過熱。

“高電壓、大電流”方案對(duì)電芯負(fù)荷能力提出了更高要求。過去的電芯大多只能支持最大4A～6A的電流輸入，現(xiàn)在輸入12A的電流，就需要電芯具有過去的2～3倍的負(fù)荷能力。此次iQOO和OPPO均采用了6C規(guī)格電芯，單顆就可承受12A的最大輸入電流，是手機(jī)行業(yè)技術(shù)的又一次革新。同時(shí)，多極耳MTW技術(shù)的加入讓整個(gè)充電過程變得更穩(wěn)定安全。普通的電芯由“正極+隔膜+負(fù)極”組成一層，連續(xù)卷繞而成，整個(gè)結(jié)構(gòu)僅有正、負(fù)兩個(gè)極耳;多極耳MTW電芯的每一個(gè)卷繞層都探出了正、負(fù)極耳，相當(dāng)于載電芯內(nèi)部做了多次并聯(lián)，大幅降低正負(fù)極片的電阻，從而降低整個(gè)電芯的阻抗，從源頭控制了電池發(fā)熱。

此外，GaN（氮化鎵）技術(shù)幾乎成了大功率快充充電器的共同選擇。2019年10月，OPPO發(fā)布的Reno Ace標(biāo)配的65W超級(jí)閃充的充電器，就使用了GaN（氮化鎵）技術(shù)，OPPO也成為全球第一個(gè)在手機(jī)充電器中導(dǎo)入GaN技術(shù)的廠商。小米、華為和許多第三方配件廠商也都紛紛推出GaN充電器。作為第三代半導(dǎo)體材料，GaN具備電阻低，電導(dǎo)損耗小，開關(guān)頻率高等特性，應(yīng)用在充電器上不僅能夠縮減體積重量，提高充電效率，工作時(shí)發(fā)熱量也會(huì)更低，使大功率充電更安全。

寫在最后：解決5G痛點(diǎn)

眾所周知，由于射頻模塊元器件、天線的增加，5G手機(jī)的功耗會(huì)比4G手機(jī)大得多，所以5G手機(jī)更需要大電池加快充來保證續(xù)航能力。面對(duì)用戶的長續(xù)航需求和手機(jī)便攜性的矛盾，手機(jī)配備5000mAh的大電池幾乎已經(jīng)達(dá)到了極限，更高功率的快充技術(shù)使得同樣時(shí)間內(nèi)能夠充入更多的電量，有助于緩解用戶的電池容量焦慮癥。

隨著快充功率的大幅提升，新的問題隨之而來。手機(jī)上使用的電池絕大多數(shù)是鋰離子電池，電池實(shí)際容量大小由電解液中的鋰離子數(shù)量決定，即使正常使用，鋰離子也會(huì)自行脫離陽極，逐漸老化，但老化的速度較慢。在快速充電的過程中，電池溫度過高、電流過大都會(huì)加劇電池老化的速度。相比過去，百瓦快充的大電流加快鋰離子聚合物內(nèi)部的電荷在電極之間的流動(dòng)速度，加速了電極老化的過程，從而減少了電池的使用壽命。從OPPO和iQOO的方案中可以看到，百瓦大功率的快充比以往更加注重充電過程中手機(jī)和充電器的溫度，用戶在使用時(shí)同樣也要注意安全，認(rèn)準(zhǔn)手機(jī)對(duì)應(yīng)品牌和經(jīng)過認(rèn)證的第三方廠商的產(chǎn)品。