近兩年,智能手機技術發展陷入停滯,快速充電似乎成為了行業的一塊遮羞布。一時間群雄并起,高通,oppo,mtk,華為都相繼推出了自己的快速充電技術,各自揮旗吶喊,不亦樂乎。而今年,Type-C接口及USB PD通信協議,又為這場混戰提供了一個新的戰場,于是讓很多業者看著頭暈,怎一個亂字了得。
在對這些協議進行抽絲剝繭之前,我們先來回歸到充電本身。目前來說,充電技術考慮的問題主要有以下三個方面:
第一、?電池的接受能力。
第二、?適配器的功率提供能力。
第三、?手機的充電管理及散熱能力。
第一點,充電這個事情,說的通俗一點,就是喂飽電池。那首先得考慮一下電池的感受。以目前市面上比較流行的iphonex plus,華為P9,樂2,小米note為例,電池容量都不超過3000mAH。按照4.35V作為最高電壓,1.5C充電來看,最大可能接受的充電功率約為20W,當然,這是極限情況。除了功率接收能力,還要涉及到電流接受能力。在1.5C充電時,3000mAH的電池充電電流將達到4.5A,因此,電池觸點和電芯內部的電流傳輸結構都要進行必要的優化。

? 第二點,在不考慮接口承受能力的情況下,20W功率對適配器來說是輕而易舉。但是傳統的Micro USB接口,在標準規范里面最大電流承載能力是2A,最高電壓是5.25V。僅僅有10.5W,無法達到20W的要求。怎么解決這個問題呢?顯然有兩種解決方案,增大電流,或者提升電壓。如果不改動物理接口,增大電流是不可能的選項,所以,提升電壓,是Micro USB時代的唯一選項,這就是高通QC快速充電方法的由來。所以,我們可以看到,1.5A是QC標準比較推薦的電流,因為2A是Micro USB的極限,業界的普遍共識是,不要把器件用到極限值,而是要預留余量。 在這方面,OPPO與高通走了相反的道路,他們給Micro USB在物理上打了補丁,增加了額外的接觸針,專門用來傳輸大電流。最大充電電流達到了4.5A,但是電壓維持在5V不變。同樣達到了超過20W的功率傳輸。而Type-C接口的出現,讓這個問題不再存在,因為TYPE-C口最高支持5A輸入電流,完全能夠滿足現有手機電池的快速充電需求。

? 第三點,手機的充電管理及散熱能力。充電管理,必然涉及到電壓變換,恒流控制等環節,帶來充電效率的下降和散熱問題。因此,理論上最佳的充電設計方案是,手機內部不做充電管理,完全交給外部適配器去控制。在這一點上,QC是比較吃虧的,因為高電壓低電流輸入,必然導致手機內部要進行能量轉換,變為低電壓和大電流。這會帶來手機散熱上的大問題。所以,從技術的角度來看,QC的歷史局限性,已經凸顯。更為嚴重的問題是,TYPE-C接口和USB PD中都嚴禁采用除USB PD以外的方式來調整充電電壓。高通為此做出了很大的努力去說服USB-IF組織,試圖在TYPE-C接口中,讓QC和PD同時存在。但是,很可惜,被無情的拒絕了,最新的TYPE-C 1.2和USB PD3.0維持了關于這一特性的描述。因此,QC不論在技術上還是在理論上,都將面臨著被淘汰的危險。當然,高通自身是很清楚這一趨勢的。因此,已經在最新的處理器內核中,集成了USB PD的協商功能。
綜合以上,已經基本上說明了,PD會是QC的終結者,快速充電標準的最終決戰,一定會在PD的戰場上打響。而MTK則最先攻占山頭,率先推出了基于PD的快速充電標準,試圖挽回在第一回合的競爭中,被高通QC所壓制的頹勢。大陸這邊,華為已經在磨刀霍霍。即將推出自己的基于USB PD的快速充電標準。就在新的大戰即將拉開序幕之時,卻又另外一個震撼人心的消息,QC等大多數快速充電技術,都已經被國內一家公司在2012年申請的一篇專利所公開和覆蓋了,而這份專利,已經在本月獲得授權。讓我們來看看這份專利的技術含量:

? 從圖中我們可以看到,這篇專利獲得受理的日期是2012年1月,專利題目是《一種自適應供電方法和配電器》,實際上,快速充電的一個核心思想,就是要根據電池充電過程中的伏安特性變化情況,來自適應的提供充電端的供電。因此,大多數的快速充電技術,特別是把充電管理的部分功能放在適配器端的快速充電技術都很可能被這一專利所覆蓋。該專利已經被應用到LDR6021,LDR6023等芯片產品上。

? 在讓我們來看看這篇專利的摘要,其專利申請的目的,是要消滅適配器,保護環境,消除用電安全隱患。這跟目前的TYPE-C和USB PD技術在電能傳輸方面的特性不是不謀而合嗎?

? 這個權利要求1,說的不就是QC嗎?

? 這個權利要求2,說的不就是PD嗎?

( 專利說明書附圖 )
原來,PD和QC的適配器,在2012年的時候,就已經被設計出來了。這篇專利授權通知已下,預計在兩個月內取得證書。同時,此公司在該領域還有另外一項專利也在今年的3月份獲得了受理通知:

? 關于這篇專利所公布的,基于USB PD通用協議,無需使用VDM的快速充電方式將另行撰文敘述,期待大家繼續關注。(本文由深圳樂得瑞投稿)
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