從千元機(jī)到旗艦機(jī),快速充電已經(jīng)成為了目前大多數(shù)智能手機(jī)的標(biāo)配,不過(guò)可能很多人不知道的是,快速充電其實(shí)是 OPPO 開(kāi)創(chuàng)的。
2014 年 3 月,也就是 4 年零 5 個(gè)月之前,OPPO 在當(dāng)時(shí)發(fā)布的旗艦手機(jī) Find 7 上就首發(fā)了 VOOC 閃充,電源適配器的規(guī)格是 5V 4.5A,可以在 30 分鐘將手機(jī)電量從零充到 75%(Find 7 的電池容量為 2800 毫安時(shí)),大家熟知的“充電五分鐘,通話兩小時(shí)”就是 OPPO 這個(gè)時(shí)候提出的。
在那個(gè) 5V 1A 還是標(biāo)配,5V 2A 就是“快充”的年代,VOOC 閃充以壓倒性的優(yōu)勢(shì),重新定義了手機(jī)快速充電。在之后的 R7 上,OPPO 把充電規(guī)格調(diào)整為 5V 4A,并沿用至今。
更加了不起的是,即使放在現(xiàn)在,相比起市面上多數(shù)旗艦手機(jī)采用的快充,OPPO 在 4 年多之前推出的 VOOC 閃充依然還有一定優(yōu)勢(shì),亮屏狀態(tài)不影響快充、低發(fā)熱等 OPPO 在 Find 7 上就實(shí)現(xiàn)的特性直到現(xiàn)在仍然不少同行。在競(jìng)爭(zhēng)激烈、技術(shù)演進(jìn)很快的手機(jī)行業(yè)里,VOOC 閃充能在如此長(zhǎng)的時(shí)間跨度里保持優(yōu)勢(shì),已經(jīng)可以算是一個(gè)不大不小的奇跡了。
另一方面,在 VOOC 閃充發(fā)布之后的 4 年多時(shí)間里,OPPO 也一直沒(méi)有停止對(duì)新一代快充技術(shù)的研發(fā)。
在 2016 年 2 月底的 MWC 上,OPPO 就曾對(duì)外展示了自己在新一代快速充電技術(shù)上的嘗試,當(dāng)時(shí)展示的原型機(jī)充電規(guī)格達(dá)到了驚人的 80W(5V 15A),15 分鐘即可將 2500 毫安時(shí)的電池充滿。
兩年半之后,OPPO 終于在 Find X(限于超級(jí)閃充版和蘭博基尼版)量產(chǎn)了新一代的充電技術(shù)——功率高達(dá) 50W、可以在 35 分鐘充滿一部手機(jī)的 SuperVOOC 超級(jí)閃充。
SuperVOOC 超級(jí)閃充實(shí)測(cè):35 分鐘真的能充滿一部手機(jī)?
在討論 SuperVOOC 的技術(shù)細(xì)節(jié)之前,我們先解答一個(gè)大家可能最關(guān)心的問(wèn)題:SuperVOOC 到底有多快?
包含了定制版 SuperVOOC 適配器的 Find X 蘭博基尼版
我們將一部 Find X 蘭博基尼版用到?jīng)]電自動(dòng)關(guān)機(jī),然后使用原裝 SuperVOOC 適配器和原裝數(shù)據(jù)線進(jìn)行充電,每隔五分鐘按電源鍵查看電量(手機(jī)會(huì)顯示剩余電量,但不會(huì)開(kāi)機(jī)),剩余電量結(jié)果如下:
5 分鐘,22%
10 分鐘,40%
15 分鐘,56%
20 分鐘,72%
25 分鐘,86%
30 分鐘,95%
33 分鐘,99%
35 分鐘,100%
結(jié)論沒(méi)有任何問(wèn)題,有了 SuperVOOC 超級(jí)閃充,35 分鐘真的可以充滿一部手機(jī)。
此外,在充電發(fā)熱方面,無(wú)論是手機(jī)機(jī)身還是電源適配器,搭載 SuperVOOC 的 Find X 蘭博基尼版均可用表現(xiàn)優(yōu)異來(lái)形容,并沒(méi)有因?yàn)闃O高的充電速度帶來(lái)額外的影響。
看完了充電數(shù)據(jù),我們下面就聊聊 SuperVOOC 是如何實(shí)現(xiàn)的。
SuperVOOC 的背后:用串聯(lián)雙電芯來(lái)做高壓快充
我們知道,功率是電壓和電流相乘得到的(W=UI),所以想要提高充電功率,方法無(wú)非兩種:提高電壓或增大電流。
OPPO 在 2014 年的 Find 7 上首發(fā)的 VOOC 閃充選擇的是增大電流。VOOC 閃充在電壓維持在 5V 的前提下,將電流從當(dāng)時(shí)主流的 1A 或 2A 提升到了 4.5A(后來(lái)又調(diào)整為 4A),從而做到了 20W 的快速充電。
在 SuperVOOC 上,OPPO 也考慮過(guò)進(jìn)一步增大電流來(lái)提升充電功率,2016 年 MWC 上展示的 80W 快充其實(shí)就是大電流方案(5V 16A),不過(guò) OPPO 最終并沒(méi)有采用這種方案,原因是發(fā)熱。
根據(jù)焦耳定律 Q=I2Rt,在時(shí)間(t)和電阻(R)一定的情況下,如果將電流(I)提升到原來(lái)的 2 倍,造成的發(fā)熱(W)會(huì)是原來(lái)的 4 倍(22)。
對(duì)于整個(gè)充電電路來(lái)說(shuō),這種發(fā)熱的增加無(wú)疑會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題。為了解決發(fā)熱問(wèn)題,就必須得減小充電電路中各個(gè)器件的阻抗,而這又會(huì)導(dǎo)致成本明顯增加,低電阻元器件還可能會(huì)破壞產(chǎn)品形態(tài)。
考慮到種種限制,OPPO 決定放棄大電流,改用大電壓方案。
做大電壓方案也不容易,主要的挑戰(zhàn)是降壓,也就是將適配器輸出的高電壓(SuperVOOC 是 10V)降成電芯可承受的電壓(一般為 5V 以內(nèi))。為了避免降壓過(guò)程中的發(fā)熱和效率損失,OPPO 采用了獨(dú)特的串聯(lián)雙電芯的設(shè)計(jì)。
在 SuperVOOC 版 Find X 中,包含了兩塊串聯(lián)在一起的 1700 毫安時(shí)電芯。根據(jù)“串聯(lián)分壓”的原理,電源適配器輸出的高電壓加載到電芯上,每一塊電芯只會(huì)分到一半的輸出電壓。
也就是說(shuō),按照理想的數(shù)據(jù)算,SuperVOOC 適配器輸出的 50W(10V 5A)功率,輸入到手機(jī)中,就變成了給每一塊電芯以 25W(5V 5A)的功率進(jìn)行快充。因此,從單芯的功率上看,SuperVOOC 相比 VOOC 并沒(méi)有明顯提高,發(fā)熱控制、安全性自然也有了保障。
通過(guò)這種“高壓 + 串聯(lián)雙電芯”的方式,SuperVOOC 超級(jí)閃充就在保證安全的情況下,實(shí)現(xiàn)了極高速度的快速充電。
電荷泵降壓技術(shù)
那么問(wèn)題就來(lái)了,這個(gè)過(guò)程看上去很簡(jiǎn)單啊,為什么 OPPO 之前沒(méi)有手機(jī)廠商想過(guò)這種串聯(lián)兩塊電池的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高功率快充呢?
一個(gè)很重要的原因是電池放電部分。
充電時(shí),串聯(lián)的兩塊電芯可以直接把適配器輸出的高電壓一分為二,不過(guò)在放電的時(shí)候,這個(gè)過(guò)程就倒過(guò)來(lái)了,變成了兩塊電芯的電壓相加,這個(gè)電壓顯然是不能給手機(jī)用的,必須要先進(jìn)行降壓。
在這一步上,OPPO 用上了最近充電圈里挺火的電荷泵(chargepump)技術(shù)。
電荷泵也稱為開(kāi)關(guān)電容式電壓變換器,是利用電容器儲(chǔ)能的器件,它能使電壓成倍升高或降低,優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率極高,這意味著在將 Find X(超級(jí)閃充版及蘭博基尼版)雙電芯輸出的高壓轉(zhuǎn)換成可以供給手機(jī)使用低壓過(guò)程中,只有極少的能量會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)換而被損失掉。
大家可能也直到,SuperVOOC 并不是第一個(gè)采用電荷泵技術(shù)的快充方案,魅族在去年 MWC 上展示的 55W 快充以及魅藍(lán) E3 和 vivo NEX 用的快充方案也都用上了電荷泵。
不過(guò)上述的這三個(gè)產(chǎn)品都是將電荷泵用在充電過(guò)程中的,電源適配器向手機(jī)輸出較高的電壓(魅藍(lán) E3、vivo NEX 適配器的規(guī)格都是 10V),由電荷泵高效地轉(zhuǎn)換成可以給手機(jī)電池直充的低壓,然后以較高的電流進(jìn)行快速充電。
之所以把電荷泵用在放電時(shí)而不是用在充電時(shí),OPPO 也有自己的考慮。電荷泵的效率雖高,不過(guò)耐壓性一般,輸入電壓變化比較大的話可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定,相比起充電,放電時(shí)電池可以提供的電壓會(huì)更加穩(wěn)定一些。
值得一提的是,針對(duì)電荷泵降壓這一步,OPPO 專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的降壓芯片,來(lái)控制整個(gè)放電電路。OPPO 表示,相比于一般的單電芯電池,得益于電荷泵降壓電路的精準(zhǔn)控制,雙電芯的放電效率會(huì)更高。
實(shí)際使用中,SuperVOOC 版 Find X 內(nèi)置的兩塊 1700 毫安時(shí)電芯(總計(jì) 3400 毫安時(shí))的電池放電量可以達(dá)到 3500 毫安時(shí)到 3600 毫安時(shí)單電芯的水準(zhǔn)。因此,雖然 SuperVOOC 版的 Find X 電池容量乍一看比普通版少了 330 毫安時(shí),不過(guò)實(shí)際續(xù)航并不會(huì)有明顯的差距。
定制升壓芯片解決 SuperVOOC 的兼容性問(wèn)題
充電和放電過(guò)程都解決了之后,SuperVOOC 超級(jí)閃充方案還有一個(gè)小麻煩——兼容性。
由于 SuperVOOC 方案里的這兩塊串聯(lián)電芯會(huì)在充電時(shí)進(jìn)行分壓,為了在分壓后依然可以給電池正常充電,就要求電源適配器給手機(jī)輸入的必須得是 10V 左右的高電壓。
考慮到目前市面上還存在大量輸出電壓為 5V 的低電壓適配器,如果不做兼容的話,就會(huì)導(dǎo)致用戶忘記攜帶或者丟失 SuperVOOC 適配器時(shí),無(wú)法使用手頭上的其他適配器給搭載 SuperVOOC 的手機(jī)充電,給用戶造成不便,所以必須得想辦法讓 SuperVOOC 兼容普通的低壓適配器。
解決的辦法自然就是提高電壓。
SuperVOOC 版 Find X 內(nèi)置了一個(gè) OPPO 定制的升壓芯片,當(dāng)握手判斷后識(shí)別到用戶正在使用 5V 的低電壓適配器給 Find X 超級(jí)閃沖版充電時(shí),升壓芯片會(huì)將低電壓適配器輸出的 5V 2A(蘋(píng)果的原裝適配器是 5V 1A)升到 6-8.8V,供雙電芯進(jìn)行充電。
所以,使用非 SuperVOOC 適配器(包含普通 VOOC 適配器,其它第三方適配器)給 SuperVOOC 版 Find X 充電,最大的功率是 10W(5V 2A)。
不過(guò)值得一提的是,SuperVOOC 適配器可以向下兼容普通 VOOC 適配器。也就是說(shuō),可以使用 SuperVOOC 版 Find X 標(biāo)配的充電器,你可以給支持 VOOC 閃充的 OPPO 手機(jī)進(jìn)行 5V 4A 的快速充電。
手機(jī)快充的第二次革命
SuperVOOC 發(fā)布后,在驚嘆的同時(shí),一些消費(fèi)者也提出了疑問(wèn):手機(jī)充電真的需要這么快嗎?
我們的觀點(diǎn)是,快速充電最大的價(jià)值是在沒(méi)有充足的時(shí)間來(lái)從容充電的情況下快速讓手機(jī)“回血”。從這個(gè)角度上看,快即正義。
如果以“將 3400 毫安時(shí)的電池從零充到 50%”作為標(biāo)準(zhǔn),之前的 VOOC 閃充需要大約 25 分鐘,而 SuperVOOC 縮短到了不足 15 分鐘,這種進(jìn)步幅度,已經(jīng)足以用“革命性”來(lái)形容。
對(duì)于 OPPO 來(lái)說(shuō),SuperVOOC 超級(jí)閃充讓 OPPO 再一次在充電規(guī)格上甩開(kāi)所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,領(lǐng)先的幅度甚至比 VOOC 閃充發(fā)布之初還要大。在過(guò)去兩年主流手機(jī)快充規(guī)格幾乎停滯不前的背景下,SuperVOOC 超級(jí)閃充的出現(xiàn)則顯得更為難得。
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