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快速充电技术进展 品牌手机诉求亮点

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高通的Quick Charge 4+技术能有效减轻过热现象。Qualcomm

手机电量偏低总是令人感到焦虑,最直觉的解决方法是加大电池容量,但是这个解方总有其极限,于是另一种思考方式登场,业者开始极力缩短电池充饱电量的时间,投入「快速充电」技术的开发。发展至今,「快速充电」功能几已成为智能型手机必备的特性功能。

低压及高压充电,各擅胜场

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手机品牌厂都已相继导入USB Type-C接口。Samsung

就技术角度来看,有两种方法可以实现「快速充电」:低压大电流及高压小电流。其中,OPPO是投入低压大电流快充技术发展的重要公司之一,其采用额定5V/4A约20W的充电功率,实测充电功率可以达到19W。此外,现今的华为手机也是采用低压大电流快充技术。

相较于高压小电流,低压大电流技术的最大差异优势在于机身不会过热。这是因为利用低压输入手机之后不需要经过降压过程,所以不会产生热损失,进而导致机身明显发热。反之,高压高电压输入手机后需经过降压过程,所以手机内部会产生热损失,导致手机温度明显升高。

不过,力推「高压小电流」快充技术的高通(Qualcomm),也积极发展「过热」问题的解决之道。高通于2013推出Quick Charge 1.0标准,当时搭载骁龙600处理器的手机可支持5V/2A充电。然而,由于受限于micro USB接口可能无法承受2A以上的电流,因此Qualcomm另闢蹊径,也就是提高接口的电压,将输入电流限制在2A以内,透过提高供电电压方式,达到提升功率的目标,经过不断改善,高通的Quick Charge 2.0/3.0可以实现9V/2A,也就是以最高18瓦的功率充电。

减少发热,缩短充电时间

之后,高通于2016年底推出Quick Charge 4,半年后推出的Quick Charge 4+技术则特别加强了三大特性,能有效减轻过热现象。

这三大特性分别是:支持双路充电(Dual Charge)并强化效能,可分散充电电流,如此一来能达到减少发热及缩短充电时间的目的;采用智能热平衡,可进一步强化双路充电,自动透过温度最低的线路充电,以避开发热点及优化充电;增加更先进的安全功能,Quick Charge 4已支持严密安全协议,Quick Charge 4+则更进一步可同时监控终端外壳和连接器温度,这样的额外保护机制有助于避免过热、短路或Type-C连接器受损。

根据高通的资料显示,QC4+快充技术与QC4比起来可以提升15%的充电速度,充电效率可提升30%。不只行动装置可受惠于QC4+技术,电源适配器、车充、行动电源都可以加入QC4+技术的应用,同时也向下支持QC3.0及QC2.0快充技术。

「高压小电流」快充阵营除Qualcomm之外,联发科的Pump Express、三星的Fast Charge、魅族(Meizu)的mCharge皆采用高压小电流快充方式。其中,魅族的mCharge快充技术已进展至mCharge 4.0,该公司去年(2017)发表的PRO 7 Plus智能型手机便是搭载此一低压快充技术,mCharge 4.0支持最高5V/5A输出标准,输出功率达25W,在提高充电效率的同时能有效减少充电发热,该公司宣称30分钟即可充67%的电量,60分钟左右可充满一部手机。

联发科的快充技术已发展至Pump Express 4.0。根据联发科的资料,与标准USB充电器相比,Pump Express 4.0技术能够节省智能手机一半以上的充电时间,支持最新的USB-C(USB Type-C)电缆标准,电流最高可达5安培。该技术符合「USB PD 3.0可程序设计电源PPS (Programmable Power Supply)」国际标准,使用标准USB PD 3.0快速充电器,可加快采用该技术的智能手机充电时间。

USB Type-C登场,支持USB PD协议

快速充电已成为消费大众的共同期待,而USB接口影响手机快速充电表现甚钜,因此,快速充电支持USB Type-C接口已是时势所趋。USB Type-C有多项重要特性进展,其中,与充电最相关的是支持USB Power Delivery充电协议,得以让手机充电的输入电流、电压都有所突破,最高可达20V/5A。

基本上,传统的USB电缆只容许提供2.5W功率,USB Type-C电缆则容许提供高达5V/3A,最大功率可达15W,更甚者,如果采用电源传输(Power Delivery;PD)协定,则电压电流指标可以提升到20V/5A,亦即100W的最大功率。如此一来,透过USB接口甚至能为监视器、笔记本电脑等设备进行充电。

此外,新USB PD 3.0协定并支持可程序设计电源(Programmable Power Supply;PPS)协定,容许对汇流排电压和电流进行精确调节。利用这样的协定,将能采用可调汇流排电压对电池进行直接充电,如此就能实现高效率的直接充电系统,汇流排电压并能低至3V。

USB Type C备受期待,Apple新款iPhone手机充电器将改用USB Type-C接口输出的传闻甚嚣尘上,且支持USB PD快速充电协议后将可提供最高达18W的输出功率,此外,据悉新款iPhone手机端的连接埠及充电/传输线Lightning线也都会一并采用USB Type-C设计。

目前手机品牌厂当中,华为、三星、Sony、小米及NOKIA等大厂都已相继导入USB Type-C接口并支持USB-PD,其它大厂预期也会快速跟进,这就促成Type-C相关商机发酵。例如,伟诠电子的USB-PD芯片除了已打入各大笔记本品牌厂之外,手机方面也已拿下Google订单,今年更预期可拿下大陆手机品牌厂订单,因此预估伟诠今年全年USB-PD芯片出货量将年增1至2成。

伟诠甫于日前宣布其USB Type-C传输线内建电子标记(E-marker)芯片WT6622,已获得USB开发者论坛(USB-IF)的测试认证。WT6622是伟诠针对USB Type-C相关应用的最新芯片产品,且是该公司首个针对Type-C传输线应用所开发的芯片,支持USB PD 3.0和Type C 1.3规格,适用于新兴的USB Type-C产品电源供应器,包含笔记本、2合1装置、平板及智能型手机等。

快速充电,现在不只是高阶智能型手机的必备功能,中阶机种也开始以快充为诉求卖点,毕竟随著多媒体娱乐需求增加,手机耗电愈来愈凶,快充符合人性期望,市场商机自然可期。

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