認識手機快充,搞懂QC、PD與各大品牌充電技術,充電器材別亂搭

2020-12-23 負1樓

隨著人們使用手機的時間愈來愈長,如何有效提高充電效率,進而增強手機的續航表現,成為近年來手機廠商的一大課題。有鑑於市面存在相當多的快速充電技術,包括高通推出的 Quick Charge,或是由 USB 開發者論壇所定義的 USB Power Delivery(PD)等技術。值得注意的是,即便手機具備快充技術,若是使用不符規範的充電器材進行充電,仍無法達到預期的快充效果。

快充雖然能有效提高手機的充電速度,但還是有不少消費者因此擔心,提高充電功率的同時,是否會對手機電池產生危害。其實當今電池技術發展相當成熟,加上電池內多設有保護電路,若是與原廠充電器材搭配使用,更可確保在快充過程提供安全的用電環境。

快充基本認識

認識快充之前,必須先了解基本電學,也就是伏特 V、安培 A 與瓦特 W 之間的相互關係;其中 V 與 A 所代表的是輸出電壓與電流強度,且兩者相乘可得出額定功率 W(算式:V x A = W)。而快充其實是一種相對概念,對於同一臺手機來說,若能在安全的負載範圍內,通過使用高功率的充電器,提升手機充電速度、降低充電時間,這就是「快充」。

隨著時代與科技的發展,市場普遍對於「快充」的標準也會有所不同;舉例來說,早期手機電池容量並不大,對於一顆僅有 800mAh 的鋰電池而言,5V / 0.5A 的充電速度尚足以應付,但隨著智慧型手機的出現,電池容量愈做愈大,若仍是以當時的充電速度,則無法滿足絕大多數用戶的需求。為了提高手機充電速度,高通推出的 Quick Charge 快充,以及 USB 開發者論壇定義的 USB Power Delivery 快充,影響後來的快充技術發展甚遠。

加快充電速度的方法,簡單來說就是要提高充電時的功率大小,假設一臺手機可支持的最高充電功率不設限,那麼越高的充電功率則可提供越快的充電速度。一般而言,常見的快充技術主要分為增強「電壓」提高充電功率的「高電壓恆定電流模式」;提高「電流」加強充電功率的「低電壓高電流模式」,或是兩者具備的「高電壓高電流模式」。

高通旗下的 Quick Charge(QC)技術,最早則是採用「低電壓高電流模式」,通過將電流大小提升至 2A,以此增強充電功率;但以當時的 Micro USB 接頭來說,2A 已經達到承受的電流上限,隨後高通轉向發展「高電壓恆定電流模式」,通過增強電壓提升充電功率。直至 Type C 接頭發展逐漸成熟,可承受的電流上限提高,「高電壓高電流模式」才從理論轉為可行。

USB Power Delivery(USB PD)快充主要可分為 10W、18W、36W、60W 與 100W 五種功率規格,電壓採用 5V、9V、12V、20V,最高可與 5A 電流的 Type C 接頭做使用。雖然 USB PD 快充理論值可達 100W 功率,但手機本體實際可支持的充電功率大小,仍要以手機廠商公告為主。此外,USB PD 快充也可運用在平板、筆電、電視等產品,同時可兼容高通最新的 QC 4、QC 4+ 快充技術。

蘋果旗下 iPhone 8 及後續機型皆支持 USB PD 快充,但由於未支持高通的 QC 快充,因此無法在 QC 充電器下享受最高的充電速度。

為統一使用規範,支持 USB PD 快充的充電器必須採用 Type C 接口(除了少數廠商設計為 Type A 接口)。

快充技術差異化

除了市面上常見的 QC 與 USB PD 兩種快充技術外,許多手機廠商為了凸顯品牌特色,也會自行開發專屬快充技術。其中三星的閃電快充 2.0 具備 45W 功率、華為的 SuperCharge 最高為 55W 功率、OPPO 的 SuperVOOC 2.0 則是達到 65W 功率;此外,小米的 Super Charge Turbo 與 vivo 的 Super Flash Charge 則分別為 100W、120W 功率,但兩者僅限技術公布,尚未發布對應快充技術的手機產品。

▲三星旗下的閃電快充,共可分為 15W、25W、45W 三種等級。

▲華為則是擁有 18W 的 FastCharge 快充,以及 22.5W、40W 與 55W 的 SuperCharge 快充。

▲OPPO 旗下共有 VOOC 與 SuperVOOC 兩種主要快充技術,其中 VOOC 快充擁有 1.0、2.0、3.0、4.0 等四種版本,最高功率依序為 22.5W、25W、20W、30W。SuperVOOC 快充提供 1.0、2.0 兩種方案,最大功率分別為 50W 與 65W。

▲小米旗下的 Charge Turbo 快充,可分為 27W、40W 兩種版本;另有最高支持 100W 功率的 Super Charge Turbo 快充。

快充疑慮解析

隨著快充技術發展愈趨成熟,快充功率也從早期的 10W 一路躍升至 100W 以上,雖然大功率快充尚未普及,但仍有不少用戶擔憂,快充是否會對手機電池產生危害。為了避免快充帶來的負面影響,手機充電時通常會被限制最大功率的運行時間;如支持 18W 快充的手機,使用 18W 充電器材進行充電,除了在電量較低時會以最高功率充電外,當電量逐漸提高,則會下降充電的最高功率。

▲手機支持的最大快充功率,並不代表整個充電過程中,都是以最高功率進行充電,而是會依照手機當前電量設有分段限制;如前期使用最高功率、中期開始逐漸調降功率,直到最後進行慢速的涓流充電以保護電池壽命。

▲部分手機業者會在原廠充電器設置充電 IC,可有效降低快充時手機本體產生的熱能,減少對電池產生的危害。

▲原廠充電器可通過晶片控制,針對未符合相同快充技術的手機予以功率上的限制;如三星 18W 快速充電器,使用其它不支持三星閃電快充的手機時,僅能以最高 5V / 2A 的 10W 功率進行充電。

▲部分廠商會在原廠充電器內置溫度控制元件,當感測溫度異常提高時,充電器內部的保險絲會融斷,起到物理性阻絕電流輸入的效果。

▲隨著快充近年來的高度發展,市面上也充斥著品質良莠不齊的副廠配件;使用未獲認證的副廠充電配件,更可能衍生漏電、自燃等狀況,選購時需特別注意。

充電線也是關鍵

在完整的快充行為中,除了手機本身支持快充技術外,快速充電線通常也是消費者會去注意的要素;但隨著「高電壓高電流快充模式」的興起,若仍使用支持 2A 或以下電流量的充電線進行充電,則無法滿足高於 2A 電流的快充規格;如手機支持 27W 快充,需由 9V / 3A 的輸出組合達成,但由於充電線僅具備最高 2A 電流,此時充電器僅能以 9V / 2A 的 18W 功率為手機充電。

完整的快充過程,需由手機、充電器與充電線相互配合,若是其中一方規格不符,則無法享有最高的快充效果。

在選購快充器材時,建議選擇手機的原裝正品配件,若非選購原廠配件,也應優先購買符合原廠規範的充電器材,如蘋果的 MFi 認證,品質也相對有保障。

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