OPPO声称的VOOC低压快速充电是什么原理?

充电的同时使用手机,热量会不会过高?另,4.5A的电流会否对电池寿命造成影响?
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快充技术涉及到两大模块(如下图):一是充电装置,包括充电头、充电线、手机集成电路(IC)及算法;二是电池本身。可以这么说,电池本身的性质决定了快充的潜力,而充电装置的优劣就在于挖掘潜力的深与浅。


换句话说,电池本身的性质是“本质”,如果电池技术得到了长足进步,那么续航问题就迎刃而解。但电池技术受限于物理与化学边界,想进步不是那么简单的。于是,各大手机厂商的快速充电技术主要是指充电装置上的创新。


充电装置端的快充技术

无论是OPPO的VOOC快充技术,还是高通的QuickCharge2.0技术,都属于充电装置端的快充技术,其本质都是:在一定的限制条件下,尽可能地提高到达电池的电压/电流

1) 一定的限制条件: 对于手机电池来说,限制条件主要是安全性条件与耐久性条性。所谓安全性,就是指充太快也不要爆炸;耐久性条件,就是指充太快会使寿命衰减,但不要衰减得太快,至少能用一年。(充电速度与电池寿命的关系可以参考我的另外一篇文章:

手机电池没充完就拔下,电池没用完就充电会影响电池的寿命或容量吗? - 张抗抗的回答

2) 尽可能地提高到达电池的电压/电流:OPPO的快充宣传强调“低电压高电流”,这会带来误导,好像快充分为两派,一是提高电流派,二是提高电压派一样。而实际上,我们可以将电池简单地看成一串电阻与电容的组合,任意时刻下电压是电流的单值函数,是一一对应的。


充电装置端的两种技术路线

那么,OPPO所谓的“低电压高电流”是忽悠人吗?也不尽然,那只是营销时的一种口号罢了。我们都学过焦耳定律,发热功率 = 电流的平方 * 电阻。当快速充电时,发热功率就会过大,充电线、充电线两端的接口都会受不了。怎么才能把发热功率降下来呢?为了解决这个问题,技术路线分成了两派:

1) 降电阻派(升电流派): 也就是OPPO的VOOC技术,大概思路就是把充电线加粗、充电线缆线路由普通的4针或5针扩充为7针等。线粗了、截面积增加了,电阻降低了,发热量也就降低了。

2) 降电流派(升电压派): 充电功率 = 电流 * 电压,如果要降电流,那就要升电压。在充电头处升完电压之后,在手机集成电路再降下来,充给电池。这和咱们国家的“特高压”输电工程的思路是一致的,这也就是高通的QuickCharge或MTK PEP。

从电压的角度来对比一下传统慢充、降电阻快充技术与降电流快充技术,如下图所示。

a) 传统慢充技术中,充电头将220V降低到5V,通过充电线传输到手机的降压电路,将电压降低到3.3V-3.6V后再给电池充电。

b) 降电流快充技术中,充电头将220V降低到9-12V左右,充电线电压高、电流低、发热小,再通过手机的新式降压电路(例如高通的Quick Charge技术),将电压降低到3.3V-3.6V再供给电池。

c) 降电阻快充技术中,OPPO在充电头环节就把电压直降到3.3V-3.6V,充电线电压低、电流大,但由于线粗电阻小,发热也小。这样,手机端就不需要再次降压(图中是虚线),而可以直接供电给电池。


两派各有所长,OPPO的降电阻派的技术思路简单,研发周期也短,但问题在于充电头与充电线不兼容了。如果OPPO派的快充得以发扬光大,从此除了苹果、安卓充电头之外,又多了一个OPPO充电头。QuickCharge等的降电流派的优点就是与现有的USB头与线兼容。不仅与现有的兼容,还与下一代USB接口USB Type C接头兼容。

而OPPO的VOOC接口与USB Type C是不兼容的,那就说明这种特立独行的充电技术,充电头、充电线、充电接口都不能通过规模化来降低成本。那么,当USB Type C接口的降电流派的快充技术也普及的时候,OPPO能不能扛得住不放弃自己的VOOC技术呢?

难讲!



%%%%%%%%%%2016.6.16%%%%%%%%
评论栏中Yue Lu提到,“今天发布的一加3用的就是type c,也是vooc闪充技术。”
看来本文的一些信息可能有点旧了,如果有空,我会再调研与更新一下。
最近刚好在做高通快充兼容方案,所以随便讲讲:

电池充电分为两个部分,电池电量不太足时低电压的大电流恒流充电,当电池电压升高到接近4.2V时采用恒压小电流充电(电流会逐渐变小),这个一般人都知道

OPPO的方案就是把第一种情况电流由1A加到4.5A,多组电池是必须的否则这么大电流扛不住,
为什么只有FIND7先用了这个方案,就是因为体积大才能够方便用多电芯。
前面有位知友提到了“OPPO Find 7 充电速度在 70%~90% 的时候确实很快。”,所以就是在第一阶段做文章。
现在电子产品换的快,所以寿命这个东西是可以折中的,一块电池也就100块钱左右而已,跟手机的性能比起来还不太严重,FIND7三千多块的价格摆在那所以这都不是问题,最不济电芯质量弄的好些,只要能撑到一年就可以了

而目前高通、联发科、以及TI等公司都在弄新方案,以联发科的为例,除了第一阶段的电流加大之外,第二阶段的恒压也会变为逐步升高电压以使得小电流变为大电流充电。
原本第二阶段的电流小,充的慢,所以发热要小于第一阶段,现在搞得一样大而已。

充电的同时使用手机,热量会不会过高这个问题其实很好理解,只要是4.5A的电流进了手机,不管是消耗在CPU还是电池上,还是中间的电源管理芯片上,消耗的总功率都是5V *4.5A,除了真正转换为电量的那个部分功率,剩下的发热大是必须的,既然充的快就不要边充边用了。

说到底快充还是新技能,虽然有需求但目前主要还是卖眼球的,等到明年USB3.1的USB-PD协议一推上来,5V2.4A直接切换上20V5A,你估计都不敢用了。
电池容量才是硬瓶颈,这个只是无奈之下换个玩法而已。