十年功率提升32倍，240W会是快充的终点吗？

电子发烧友网报道（文/李诚）手机快充技术发展至今已有十多年，充电功率也呈翻倍式的增长。充电功率的首次提升是在2010年，由USB IF推出的USB BC 1.2充电协议，成功将充电电流提升至1.5A，充电功率达到了7.5W。
 
但在USB IF沉默一段时间后，芯片巨头高通也坐不住了，利用其骁龙芯片市场覆盖率高的优势，于2013年发布了高通的首个快充协议Quick Charge 1.0，并将充电电流上限提升至2A，峰值功率可达10W。在高通发布新的快充标准后，快充协议进入了发展的混乱期，众多手机厂商开始走上了私有协议的发展道路，如OPPO的VOOC闪充、华为的Super Charge等。
 
在近两年中，手机快充技术更是得到了迅猛的发展，去年5月，USB-IF协会正式发布了最新的PD 3.1快充标准，最大输出电压扩展至48V，输出功率提升至240W，受众层面也得到了进一步的提升。在今年的世界移动通信大会上，OPPO正式发布了手机240W超级闪充技术，并一举成为业内最高。
 
历经10年手机快充协议发生了哪些变化
 
首先我们先从快充协议的迭代说起，在QC 1.0协议发布的一年后，高通乘胜追击在原有的基础上将充电功率进一步扩大，推出了QC 2.0标准，可同时满足充电最大电流为3A，电压为5V/9V/12V等多种充电模式，充电功率直逼40W，别说是在2014年，就算是放在现在有部分手机的充电功率还未达到30W呢。
 
随着市场对快充的需求日益增加，高通在接下来的两年中先后推出了QC 3.0和QC 4.0快充标准，充电功率最高可达60W。值得一提的是QC 4.0快充标准加入了“智能最佳电压技术”（INOV），电压调节精度由之前的每档200mV，缩小至20mV，调节精度提高了10倍，同时QC 4.0还加入了PD协议的支持。
 
在快充领域，PD快充也是被使用得较为广泛的一种协议，该协议由美国的USB-IF协会推出，并与于2012年基于USB-A和USB-B接口推出了PD 1.0标准，在随后的3年中先后推出了PD 2.0、PD 3.0快充协议，最大可实现20V/5A的电力传输，并以Type-C作为输出接口。
 
不过当时由于各路手机厂商都在发展自家的私有协议，快充市场出现了群雄争霸的局面。为实现快充标准的统一，USB-IF协会在2017年对PD 3.0标准进行了更新，在原有的基础上加入了可编程PSS，并将高通的QC、联发科的PE、OPPO的VOOC、华为的Super Charge/FCP等多种快充协议收录其中。同时，作为USB-IF协会成员之一的谷歌，在2019年要求所有具备Type-C端口的新安卓设备都必须兼容PD协议，PD协议得到了大量的普及。
 
充电功率提升对线缆提出了新的要求
 
充电功率的提升也就意味着充电电压和电流的提升，对充电线缆也提出了新的要求。正如在PD 3.1快充协议发布不久后，USB-IF组织就对Type-C标准进行了修订，推出了Type-C 2.1标准。由于充电功率的提升，新标准要求将会用EPR电缆取代传统的SPR电缆以获得传输性能的提升。同时还要求每一根充电电流超过3A的数据线都必须内置E-Marker芯片，E-Marker芯片主要是起到一个线缆识别的作用，当电源适配器识别到该芯片时方可输出100W以上的输出功率。
 
手机快充实现的主流技术手段
 
截至目前，除了传统的快充技术以外，还有电荷泵快充技术，以及串联直冲技术。电荷泵快充技术是目前大功率快充中使用最为广泛的一种快充技术，其原理是通过充电器高压输入，通过电荷泵转化为低压，再向手机电池充电。
 

  
 

电荷泵技术原理图 图源：伏达半导体

以20V/6A 120W的输入电源为例，通过在电池前端并联两组电荷泵电路，可降低50%的输入电压和提升100%的输入电流，实现10V/12A的电压、电流转换，电荷泵的加入不仅降低了电池的充电电压，还保证了大功率的能量输入。目前，电荷泵技术在华为、小米、荣耀等国内一线品牌的产品中均有应用，南芯半导体、伏达半导体、小米等国内厂商均电荷泵解决方案的推出，并且小米实现了业内首创，推出了首个单电芯的电荷泵解决方案。
 

图源：OPPO

串联直充技术主要是在OPPO手机中体现，该技术需要保证串联的两块电池拥有极为近似的体质，将两颗电池串联在一起实现充电器的高压输入，电池串联的目的主要是为了降低电池的输入电压，减小充电器输入电压与电池组电压的压差，并降低手机端在充电时产生的热量。
 
结语
 
经历了10多年的发展，手机快充技术获得了诸多的突破，充电功率也由最初的7.5W演进到了现在的240W，整整提升了32倍，充电时间得到了极大地缩短。如今240W的充电功率已经能够满足大量消费类电子的使用需求，在接下来的几年中快充功率还有继续提高的必要吗？240W究竟是快充发展的一个节点还是最终形态？你们是如何看待这一问题的，可以在评论区留下你的观点。