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快冲技术近十年发展史:提速几十倍,但改变的不仅仅是数字!

2021-06-17 11:27
Ai芯天下
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前言:

2010年,USB BC1.2发布,5V 1.5A;

2021年,距离USB-IF发布PPS已经过去四年,最近USB PD3.0也将升级为USB PD3.1。

新的USB PD3.1快充标准中的充电功率是11年前的32倍。

作者 | 方文

图片来源 |  网 络

最新发布的USB PD 3.1规范

简单说,两者都依托USB接口,USB 3.1负责定义数据传输速度,USB PD3.1则负责充电功率和兼容性。

USB PD,英文全称为USB Power Delivery。USB PD3.1则是目前PD快充的最新标准,主要在充电速度和兼容性上发力。

此次发布的USB PD 3.1规范将原来的USB PD 3.0内容归到标准功率范围之中,最大的变化是增加了“扩展功率范围”,主要体现在两点:

①新增三种固定电压档:28V(100-140W)、36V(140-180W)和48V(180-240W)。

②新增三种可调电压档:从15V电压可调节至28V/36V/48V三种最大电压中的一种。

AI芯天下丨深度丨快充10年发展史:从7.5W到240W

由于电压等级大幅提升,新的USB PD架构也定义了更为严格的电源协商协议,功率范围在100-240W的产品比低功率产品有更加严格的安全要求。

除此之外,USB PD3.1标准还可应用于安防领域POE供电、两轮电动车、IOT物联网设备等领域,优化设备成本。

USB PD3.1的野心便在于此,把USB PD的应用由传统的手机和笔记本电脑供电,扩充到更广泛的领域,让USB PD成为真正大一统的供电标准。

本次USB PD3.1规范的制订中,华为、小米、立讯精密、慧能泰等多家国内公司都积极参与其中,为新标准做出了重要贡献,被写入标准起草企业目录。

USB PD3.1规范的推出,除了以上利好之外,还对快充芯片、产品设计、产业制造都有重要的影响,甚至市场可能迎来一次小小的洗牌。

USB-C 接口最大潜力释放快充价值

以目前来看,在所有消费电子产品的接口中,USB-C 可以说是功能性最强,适用范围最广,以及有着最大潜力的接口。

USB-C 形态接口有着及其丰富的协议,它可以扩展、可以充电,也有着很大的带宽可以快速的传输数据。

从智能家居中的小物件,到智能手机、PC、Mac 这类等生产力工具,都可以看到它的影子。

Type-C接口使用的铑钌电镀在安全之外,还将电流规格从之前的10A提升到15A,抗磨抗氧化性能都有提升,换句话说,长期使用后也能保持较好的体验。

只是,现在 USB-C 暂时支持的最高充电功率仅是100W,而面对一些需要高功率供电的设备,100W 显然不太够。

由此,背后的充电器、充电线、端口、主板、电池、芯片等整套充电系统都发生了变化。

目前快充技术的弊端和关注点

小米、OPPO、vivo、华为都已经实现了60W以上功率的有线快充,半个小时左右就能充满,手机充电彻底和长时间等待说再见。

从2020年年中开始,100W以上大功率快充进入市场,更是将充电时长缩短到了十多分钟。高功率无线快充的出现,使快速补能不再和线缆强制绑定。

近日,小米带来了200W有线快充和120W无线快充,可分别在8分钟和15分钟内将手机显示电量从0%充至100%。

越来越快的充电速率,使得消费者、厂商、管理者不得不面临三个关注点:

①安全性将会成为重要的关注点,三星当年的爆炸事件给予用户的冲击力太强了,而100W快充速度以上的智能手机问世后,都将在后续对于安全性问题做出严格把关与解释。

②对于电池的影响,超级快充是否会加速电池老化,缩短电池循环周期。

③充电器尺寸的问题,此前传统的50W、60W级别充电头已经不小了,120W的充电头更是相当于一部手机的重量,所以200W的超级快充在充电头上的解决方案需要形成标准化。

快充管理规定即将普及

今年2月份工信部发布的一份《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定(征求意见稿)》,征求意见稿中要求移动和便携式无线充电设备额定传输功率不得超过50W。

政策出台的目的是为了规范无线充电(电力传输)设备有序使用无线电频谱资源,避免对各种依法开展的无线电业务产生有害干扰,维护空中电波秩序。

目前市面上流行的智能手机无线充电技术,是在没有实体电线连接的情况下通过电磁场或电磁波来为用电设备进行充电。

对此,人民网认为:过高的无线充电功率,可能会对航空海运、天文观测造成安全隐患。

而且厂商宣传的大功率充电,通常指的是峰值功率,而充电过程中峰值功率普遍维持时间较短,噱头大于实用意义。

AI芯天下丨深度丨快充10年发展史:从7.5W到240W

快充已到了需要权衡发展的阶段

最开始智能手机的充电功率仅仅在5W左右,而直到2019年,手机充电功率已经提升到了65W;

到2020年,智能手机的充电功率提升到了100W以上;2021年甚至直接翻倍提升到了200W,一年的时间基本上就做到了翻倍。

而且电池技术其实已经停滞了非常多年了,在如今这种电池技术难以取得进步的时候,为了提升续航,充电速度无疑成为了一个非常非常好的突破口。

这也是为什么如今各大智能手机厂商们都在疯狂堆叠充电速度的原因。

手机厂商们会对市场、策略、成本等多方面进行综合平衡与考量,毕竟快充已经是现在产品的一大赛道,都在朝着更大更快方向努力,不断修正的 PD并非是它们技术突破路上的最佳选择。

轻薄、超大电池容量和超级快的充电速度,这三者一直都是拥有着很大的矛盾,是不可能同时存在的。

如今的各大智能手机厂商在这三者之间都进行了自己的权衡,进行了自己的取舍,并没有任何一款手机能够做到三者皆取。

AI芯天下丨深度丨快充10年发展史:从7.5W到240W

结尾

从最开始的5W到如今的200W,改变了并不仅仅只是字面上的数字,充电时间上却有着几十倍的差距。

PD快充从手机、平板电脑、笔记本电脑站稳脚跟后,逐渐向显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等市场迈进。

部分资料参考:充电头网:《从7.5W到240W,USB PD快充十年豹变》,雷科技:《小米200W快充惹热议,雷科技深度对话工程师,到底意义何在?》,爱范儿:《USB-C 接口支持 240W 供电后,它会一统快充江湖吗?》

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