解救手机耗电困境 快充技术推陈出新

联发科技推出Pump Express 3.0快充技术。来源：MediaTek

智能手机等移动设备的功能日趋多元且持续强化，包括大屏幕、多核心规格，以及更高端的多媒体效果纷纷出笼，更遑论存在着许多对于电量高度需求的应用程序，以及消费者对于随时对地联网的需求，这些功能注定要吞噬更多电力。

解决这个问题有两个思考方向，一是想方设法提高电池容量，另一方面则是加快充电速度，藉以弭补手机电池续航力不足的缺点，针对后者这种解决之道，许多厂商已推出对应产品及技术来满足市场期待。

综观快速充电发展，包括联发科技、高通、及德州仪器等各大芯片厂商都已积极开发各自的快速充电技术。各家使用的快充技术原理及结构各不相同，但大多不出高电压恒定电流模式、低电压高电流模式，以及高电压高电流模式等三种类型。

国际芯片大厂  持续推出新版本快充技术

其中，联发科技的Pump Express技术已进展至3.0版本，基本上此技术使用大电流、大电压方式，以12V/3A来提供快速充电。据悉，联发科技之前的Pump Express 2.0已获得主要品牌业者的采用，包括索尼、联想、金立(Gionee)和魅族(Meizu)等，而最新Pump Express 3.0技术的主要特性包括更快的充电速度、更高的充电效率、以及充电时较低的手机温度。

联发科技表示此一电池快速充电解决方案仅需20分钟，就能将智能手机的电池从零充饱到70%；且仅需充电5分钟，手机就能够通话长达4小时，这几乎是目前市场上竞争解决方案的两倍，并且较传统的充电技术快了5倍之多。

另外值得一提的是Pump Express 3.0能够透过USB Type-C接口进行电源传输直接充电。直接充电可绕过手机内部的充电线路，因此能防止手机过热问题，并让变压器的电流直接流至电池，以减少功率损耗，据了解Pump Express 3.0的功率耗损较2.0版减少达5成。

高通的Quick Charge(QC)快速充电技术也已进展至Quick Charge 3.0。高通的 Quick Charge技术采用高电压模式动，Quick Charge 3.0并采用最佳电压智能协商(INOV)演算法，这种演算法让可携式装置能够判断任何时刻所需的电力，可以实现电力输送最佳化并提高充电效率。

据了解，整合Quick Charge 3.0技术的手机仅需35分钟左右，就能从完全没电的状态充电至80%的程度，与前一代技术相较，Quick Charge 3.0的充电速度提高了27%，效率则提高45%。

继Quick Charge 3.0后，高通也已宣布最新的Quick Charge 4.0技术。高通表示 Quick Charge 4.0将加入Dual Charge技术，充电速度将较Quick Charge 3.0提升 20%，效率也能提升30%。据悉其充电功率最高可达28W，15分钟就能让手机电量充至50%以上。预计支持Quick Charge 4.0的产品将于2017年下半年现身。

TI也拥有自有快充通讯协定—MaxCharge，不同于高通Quick Charge和联发科Pump Express这两种快充技术需搭配相对应处理器和PMIC，TI的MAxCharge快充技术采用分离式架构。也就是快充充电芯片与充电器之间的交握(Handshaking)不需透过处理器，如此可增进系统配置灵活度。

此外，独立的快充充电芯片亦有更多空间可增添路径管理(PowerPath)、过电压？过电流？过温度保护与电量监控计等功能区块，并能加入各种演算法建立充电模型，以动态调配输出功率，确保电池使用寿命和安全性。TI已推出采用MaxCharge技术的锂电池充电芯片，让系统厂能以分离式设计导入手机或平板。

手机业者投入  自行开发快充技术

谈到快充技术，不能忽视的当然还有手机业者OPPO推出的VOOC超级快充技术，VOOC为此技术总计申请18项专利。VOOC是透过低电压、高电流的充电方式来达到快充目的，此外，VOOC在充电时并非均衡充电，而是采用先快后慢的电池保养式充电模式。

以搭载VOOC的OPPO R9手机为例，充电5分钟后可完成13%的充电；在充电后30分钟，OPPO R9的电量可直接充到70%；而在充满70%的电量之后，OPPO R9会转入涓流充电模式，最后10%的电量需要充25分钟左右才能完成。

OPPO之前的Find 7及OPPO R7系列已开始搭载VOOC技术，新一代的R9当然延续搭载此技术，据悉充电速度较上一代更快，OPPO宣称充电5分钟就能通话两小时。

另一家大陆手机业者—华为也已推出SuperCharge快速充电技术，此技术强调安全与低压。华为的SuperCharge快速充电技术是以低电压、高电流的方式来进行，可提供5V/2A、4.5V/5A以及5V/4.5A三种输出规格，与传统的9V/2A快充相比，SuperCharge可减少约50%的热能损耗，整体充电效率为前30分钟就可以充电达到58%，且能保持持续低温，确保安全。SuperCharge快充技术目前已应用于HUAWEI Mate 9、Mate 9 Pro以及P10、P10 Plus等机型。

USB Type-C支持Power Delivery 3.0声势大

除上述业者各自推出快充技术技术外，USB Type-C所支持的Power Delivery 3.0更是来势汹汹。Power Delivery 3.0可支持到20V，5A总计为100W功率能量，甚至已可供应到工作站等级的电子设备用电量。

Google于日前发布的Android 7.0兼容性定义文件(Android Compatibility Definition Document)中新增有关USB Type-C充电规格的规定。要求所有制造合作夥伴确保在USB Type-C的快速充电技术实作上应遵循标准技术，最好不要使用专属规格。

如上所述，市面上有多种快速充电技术，不过这些技术多是锁定手机应用，至于笔记本电脑市场则以标准规格为主，包括苹果、Google及其他Type-C笔记本电脑都支持USB PD，这就导致兼容性问题的产生，若装置用到不兼容的充电器，充电速度就会降到基本程度。

因此，Google的文件用词是强烈建议(strongly recommended)Type C装置不要支持修改Vbus voltage到超过缺省程度的专属充电技术，或修改sink/source输入电路，因为这可能导致和支持标准USB Power Delivery规格的充电器和装置之间的兼容性问题。Google并指出未来版本的Android可能将要求所有Type-C装置与标准Type-C充电器的完全兼容。

此外，随着苹果将于2017年下半年推出新机，这些新机是否实现快速充电？以及采用何种快充技术也是备受瞩目。目前的说法之一就是苹果下半年推出的3款新iPhone都将采用Type-C规格的PD来实现快速充电，但仍是采用Lightning连接埠。

随着智能手机功能的持续增强，电池续航力受到的考验愈发严苛，采用更大的电池是一种方法，但厚重手机无法吸引消费者青睐，而快充技术的出现可谓一大福音，然而综观目前各家快充技术多采用提升电压和电流量的方法，这无可避免会对电池的耗损及安全性造成负面影响，甚至是造成电池寿命的缩短，因此快充技术的进展除了强调速度外，电池使用寿命的延长及安全性的提升，仍将是后续令人关注的议题。