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何为快充技术QC2.0? 为何能吸引人们眼球?

嘉峪检测网        2016-09-27 09:54

  2014年OPPO为其旗舰版手机Find7重金打造的广告《时空魔术》给小编留下了深刻的印象...魔术现场大鲨鱼冲出手机的画面加上简短的旁白,让人对OPPO推出的VOOC快充技术有了一个清晰直观的认识--“4倍充电速率,半小时内电量从0%充到75%!”什么是快充QC2.0技术?它为何那么吸引人们的眼球?

  电池充电的历史

  电池充电对充电器的电压纹波有着较高要求(见下图)。因此早期的手机锂电池充电多采用线性电源进行充电(比如NOKIA的1100等),但线性解决方案并不适用于较大电流的恒流充电(极易发热)且对恒流充电时的容差要求较高。

  手机功能的不断完善必定要求其提高内置电池的容量(锂电充电电流默认是0.2C5A),而电池的容量又促进充电器的发展,加之线性电源已不能满足大容量电池充电的需求,所以PI随之推出了开关电源充电方案。与线性解决方案相比,开关电源的电压波动范围宽且输入输出电压差大并具有较高的工作效率,输出电流也可以更高。

容量损失与欠充电压比例

  但通讯技术的发展使电池容量永远不能完全满足需求。针对这种情况,手机厂商们提出了不同的解决方案。部分手机厂商采用提升电池容量的方法,如innos新款手机的电池容量已达到6000mAh,也有些手机厂商通过提高手机充电功率来提高用户体验。但手机充电电流不可能无限增大,首先多数手机多采用mini USB串口进行充放电及数据传输,而USB串口标准的限制电流即为1.8A,主流的功率管理方案均是基于这个电流及电压。为了规避这个问题,高通在2013年提出了QC 2.0,OPPO也在2014年的新款旗舰机上使用了VOOC这个技术。以下来探讨一下QC 2.0。

  QC 2.0快充协议

  前面我们提到USB2.0的电流上限值是1.8A,Qualcomm为了继续使用USB串口,所采用的方法是提高USB串口上的充电电压,除通用的5V外,还包括9V,12V,20V(高通预见到未来笔记本、平板、手机将趋近于统一,所以协议设置时,考虑了笔记本的输入电压,不过在实际设计时,分为两类,其中A类支持5V, 9V, 12V)。其工作时通过充放电管理芯片读取(D+,D-)上的电压差,判定输出电压大小。具体调整流程如下

  1)如果手机端能符合快速充电协议,Android用户空间的hvdcp (high voltage dedicated charger port)进程启动,并且在D+上加载0.325V的电压维持超过1.25s上;

  2)充电器检测到D+上电压0.325V维持超过了1.25s,就断开D+和D-的短接,由于D+和D-断开,所以D-上的电压不再跟随D+上的电压0.325V变动,此时开始下降;

  3)手机端检测到D-上的电压从0.325V开始下降维持1ms以上时,hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值,如果是9V,就设置D+上的电压为3.3V,D-上的电压为0.6V,否则设置D+为0.6V,D-为0V;

  4)充电器检测到D+和D-上的电压后,就调整充电器输出电压到9V。

QC 2.0充放电管理电路 (PI CHY系列示例

充电电压与D+,D-之间电压的关系

  QC 2.0简言之是当手机和充电器同时支持高通QC 2.0快速充电标准协议时,充电器将根据手机端在micro USB串口DP/DM上加载的电压值来调整自身AC/DC的输出电压,在电流恒定不变的情况下,使电压增加,提升充电功率,使手机充电的时间大大的缩短。

  高通旗下骁龙800,600,400系列芯片中均内置了QC 2.0的协议,这也为后期推广QC 2.0技术奠定了基础。

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来源:检测通

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