20 分钟充满一部手机,魅族是如何做到 55W「超级快充」的?

摘要

从快充的演进出发,来聊聊魅族 Super mCharge 是如何实现 55W 的「超级快充」的。

除了让人眼花缭乱的新品,每年的 MWC 大会还是各家厂商展示未来技术储备的舞台。继 OPPO 展示 5 倍无损变焦技术之后,魅族在 MWC 上发布了一项「充电黑科技」———可以 20 分钟充满一部手机的 Super mCharge。

在魅族展示的这套 Super mCharge 方案中,包括了一个最大输出功率为 55W(11V 5A)的充电头,一根可承受 160W 功率的专用数据线,以及一个电池容量为 3000 毫安时(应该是 ATL 专门定制的电芯)的原型手机。

在官网的简介汇总,魅族表示,使用 Super mCharge,20 分钟就可以将这部 3000 毫安时电池的手机完全充满。此外,在室温 22 度的情况下,手机在充电全程的温度不超过 39 度。

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不知道是否是魅族过于「谦虚」,实际上在 MWC 现场的充电展示中,Super mCharge 的实际表现比官网列出的数据还要出色,差不多 18 分钟手机完全充满,充电过程中手机的最高温更是只有 30 度(室温比 22 度要低一些)。

另外,在发布会现场,我们还注意到了 Super mCharge 的两个细节:

首先是 Super mCharge 的充电头体型特别巨大,快赶上 MacBook Pro 的电源适配器了。不过在和魅族工程师的沟通中,我们得知,现场使用的这个充电头实际上是一个比较早期的版本,量产版的充电头不会比目前常规的手机充电头大多少。

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此外,Super mCharge 使用的是 USB PD 协议。魅族的这个选择也是情理之中。作为 USB-IF 的「御用协议」,USB PD 协议在具体的操作过程中有很高的灵活性,目前包括 Google Pixel、Moto Z Force、配备 USB-C 接口的 MacBook 用的充电协议都是 PD,并且高通 QC4、联发科 PE 3.0 等下一代快充协议也会用 PD 作为识别协议。

新闻播报完了,下面我们就从快充的演进出发,聊聊 Super mCharge 是如何实现 55W 的「超级快充」的。

从「普通快充」到「超级快充」

目前市面上手机采用的快充方案有很多,从使用的技术上看,现有这些的快充方案可以分为两类。

第一类是以高通 QC、联发科 PE、华为 FCP 为代表的「高电压、低电流」方案,充电头常见的规格是 9V 2A(18W),部分手机可以达到 12V 2A 或者 8V 3A(24W);第二类是以 OPPO 的 VOOC 闪充(包含一加的 DASH 闪充)、华为 SuperCharge、vivo X9 Plus(vivo 还没有给这个快充方案单独起个名字)的「低电压、大电流」方案,充电头常见的规格是 5V 4A(VOOC)或者 5V 4.5A(华为、vivo)。

可以看出,在充电头的输出功率上,这两类快充方案并没有明显差别(都在 20W 出头)。那么问题来了,能不能在现有的这两类方案的基础上,进一步提升充电速度?

通常来说,手机电芯本身的电压在 3.8V—4.2V 之间。如果你的手机用的是我们上面提高的第一类快充方案(高通 QC、联发科 PE 等),那么通过数据线传输到手机中的会是 9V 或 12V 的「高压电」,这是无法直接给手机电池充电的,这时候就需要通过手机内部的充电 IC,将「高压电」转换为电芯可接受的「低压电」,然后再给充给电芯。

在这个高低压转换的过程中,就不可避免的会有一定的能量损失。根据充电 IC 的性能和数量的不同,转换率会有所浮动,但即使是目前最优秀的方案,转换率也就是可以刚刚过 90%,总会有 10% 左右的能量以热量的方式损失掉,而这也是目前高压快充方案普遍发热比较严重的原因。

这还是在目前充电头输出功率在 20W 上下的情况下,如果想要在现有的高压快充方案上进一步提高功率,做到 30W 甚至 40W 以上,充电时的发热将很可能超过手机零部件和电芯的承受能力,导致安全隐患。

相比之下,VOOC 闪充、SuperCharge 这类低压大电流方案就要好很多。由于数据线输出到手机的本来就是「低压电」,几乎不需要在手机内部进行电压的转换,因此转换率可以做到更高(VOOC 闪充的转换率可以达到 95%),热量损失更少。

所以,同样是快充,采用 VOOC 闪充或者 SuperCharge 的手机就要明显比采用 QC、PE 方案的手机「凉快」不少,而这也给手机厂商进一步提高充电速度留下了空间。

从荣耀 Magic 到 Super mCharge

荣耀 Magic 就是第一个吃螃蟹的,它的充电头输出电压只有 5V,不过输出电流却达到了夸张的 8A,总输出功率达到了前所未有的 40W。

不过低压大电流方案也有它自己的问题。当荣耀 Magic 这样的充电头输出电流达到 8A 时,为了留有一定的余量,数据线本身可承受的电流需要达到 10A 左右,这个倒还好说,不过在用户长期的插拔过程中,数据线上的金属触点可能会因为老化、接触不良等问题而导致出现安全隐患。

和荣耀 Magic 不同的是,在 Super mCharge 上,魅族选择了在高压快充方案上进行改良。

我们在上面提高,高压快充之所以热,原因是出在手机内部高低压转换过程中额外产生的热量,导致转换率偏低。因此理论上来说,只要想办法提高转换率,降低充电时的发热,高压快充也可以把功率做到很高。

为了提高转换率,魅族在 Super mCharge 上采用了电荷泵技术,把转换率提高到了夸张的 98%,这个数字甚至超过了 VOOC 闪充,远高于现有高压快充中 90% 上下的转换率。

同时,超高的转换率也大大降低了充电时的发热。根据魅族提供的数据,在使用 Super mCharge 时,虽然充电头最大输出功率高达 55W,不过手机发热却要比 20W 左右的普通高压快充还低。

未来一到两年内会正式商用

类似魅族 Super mCharge 的技术并不是第一次出现,早在去年的 MWC 上,OPPO 就展示了 Super VOOC 快充,它的充电功率达到了惊人的 80W(5V 16A),比 Super mCharge 还要高不少,不过一年过去了,OPPO 在其主流产品中搭载的 VOOC 闪充依然停留在 20W(5V 4A)。

相比之下,魅族 Super mCharge 要「务实」不少。根据我们第一时间从魅族工程师中得到的信息,Super mCharge 已经经过了两年的研发,不出意外的话,未来一两年内就会有相应的产品推出。

此外,在正式量产后,预计 Super mCharge 的成本只会比现有的快充方案高 50% 左右。对于一个全新的技术来说,这个数字还在可接受的范围内。

不过魅族也表示,现在这个 55W 的 Super mCharge 方案是比较超前的。在大规模商用的初期,充电速度可能达不到 55W,但肯定会大幅超过目前主流的功率在 20W 左右的快充方案。

这样一看,Super mCharge 似乎没有那么「Super」,不过相比一个惊艳但遥遥无期的未来计划,一个相对朴实但没那么遥远的产品终归还是更值得期待。

(编辑:Rubberso)

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