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快速充電技術進展 品牌手機訴求亮點

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高通的Quick Charge 4+技術能有效減輕過熱現象。Qualcomm

手機電量偏低總是令人感到焦慮,最直覺的解決方法是加大電池容量,但是這個解方總有其極限,於是另一種思考方式登場,業者開始極力縮短電池充飽電量的時間,投入「快速充電」技術的開發。發展至今,「快速充電」功能幾已成為智慧型手機必備的特性功能。

低壓及高壓充電,各擅勝場

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手機品牌廠都已相繼導入USB Type-C介面。Samsung

就技術角度來看,有兩種方法可以實現「快速充電」:低壓大電流及高壓小電流。其中,OPPO是投入低壓大電流快充技術發展的重要公司之一,其採用額定5V/4A約20W的充電功率,實測充電功率可以達到19W。此外,現今的華為手機也是採用低壓大電流快充技術。

相較於高壓小電流,低壓大電流技術的最大差異優勢在於機身不會過熱。這是因為利用低壓輸入手機之後不需要經過降壓過程,所以不會產生熱損失,進而導致機身明顯發熱。反之,高壓高電壓輸入手機後需經過降壓過程,所以手機內部會產生熱損失,導致手機溫度明顯升高。

不過,力推「高壓小電流」快充技術的高通(Qualcomm),也積極發展「過熱」問題的解決之道。高通於2013推出Quick Charge 1.0標準,當時搭載驍龍600處理器的手機可支援5V/2A充電。然而,由於受限於micro USB介面可能無法承受2A以上的電流,因此Qualcomm另闢蹊徑,也就是提高介面的電壓,將輸入電流限制在2A以內,透過提高供電電壓方式,達到提升功率的目標,經過不斷改善,高通的Quick Charge 2.0/3.0可以實現9V/2A,也就是以最高18瓦的功率充電。

減少發熱,縮短充電時間

之後,高通於2016年底推出Quick Charge 4,半年後推出的Quick Charge 4+技術則特別加強了三大特性,能有效減輕過熱現象。

這三大特性分別是:支援雙路充電(Dual Charge)並強化效能,可分散充電電流,如此一來能達到減少發熱及縮短充電時間的目的;採用智能熱平衡,可進一步強化雙路充電,自動透過溫度最低的線路充電,以避開發熱點及優化充電;增加更先進的安全功能,Quick Charge 4已支援嚴密安全協議,Quick Charge 4+則更進一步可同時監控終端外殼和連接器溫度,這樣的額外保護機制有助於避免過熱、短路或Type-C連接器受損。

根據高通的資料顯示,QC4+快充技術與QC4比起來可以提升15%的充電速度,充電效率可提升30%。不只行動裝置可受惠於QC4+技術,電源適配器、車充、行動電源都可以加入QC4+技術的應用,同時也向下支援QC3.0及QC2.0快充技術。

「高壓小電流」快充陣營除Qualcomm之外,聯發科的Pump Express、三星的Fast Charge、魅族(Meizu)的mCharge皆採用高壓小電流快充方式。其中,魅族的mCharge快充技術已進展至mCharge 4.0,該公司去年(2017)發表的PRO 7 Plus智慧型手機便是搭載此一低壓快充技術,mCharge 4.0支援最高5V/5A輸出標準,輸出功率達25W,在提高充電效率的同時能有效減少充電發熱,該公司宣稱30分鐘即可充67%的電量,60分鐘左右可充滿一部手機。

聯發科的快充技術已發展至Pump Express 4.0。根據聯發科的資料,與標準USB充電器相比,Pump Express 4.0技術能夠節省智慧手機一半以上的充電時間,支援最新的USB-C(USB Type-C)電纜標準,電流最高可達5安培。該技術符合「USB PD 3.0可程式設計電源PPS (Programmable Power Supply)」國際標準,使用標準USB PD 3.0快速充電器,可加快採用該技術的智慧手機充電時間。

USB Type-C登場,支援USB PD協議

快速充電已成為消費大眾的共同期待,而USB介面影響手機快速充電表現甚鉅,因此,快速充電支援USB Type-C介面已是時勢所趨。USB Type-C有多項重要特性進展,其中,與充電最相關的是支援USB Power Delivery充電協議,得以讓手機充電的輸入電流、電壓都有所突破,最高可達20V/5A。

基本上,傳統的USB電纜只容許提供2.5W功率,USB Type-C電纜則容許提供高達5V/3A,最大功率可達15W,更甚者,如果採用電源傳輸(Power Delivery;PD)協定,則電壓電流指標可以提升到20V/5A,亦即100W的最大功率。如此一來,透過USB介面甚至能為監視器、筆記型電腦等設備進行充電。

此外,新USB PD 3.0協定並支援可程式設計電源(Programmable Power Supply;PPS)協定,容許對匯流排電壓和電流進行精確調節。利用這樣的協定,將能採用可調匯流排電壓對電池進行直接充電,如此就能實現高效率的直接充電系統,匯流排電壓並能低至3V。

USB Type C備受期待,Apple新款iPhone手機充電器將改用USB Type-C介面輸出的傳聞甚囂塵上,且支援USB PD快速充電協議後將可提供最高達18W的輸出功率,此外,據悉新款iPhone手機端的連接埠及充電/傳輸線Lightning線也都會一併採用USB Type-C設計。

目前手機品牌廠當中,華為、三星、Sony、小米及NOKIA等大廠都已相繼導入USB Type-C介面並支援USB-PD,其他大廠預期也會快速跟進,這就促成Type-C相關商機發酵。例如,偉詮電子的USB-PD晶片除了已打入各大筆電品牌廠之外,手機方面也已拿下Google訂單,今年更預期可拿下大陸手機品牌廠訂單,因此預估偉詮今年全年USB-PD晶片出貨量將年增1至2成。

偉詮甫於日前宣布其USB Type-C傳輸線內建電子標記(E-marker)晶片WT6622,已獲得USB開發者論壇(USB-IF)的測試認證。WT6622是偉詮針對USB Type-C相關應用的最新晶片產品,且是該公司首個針對Type-C傳輸線應用所開發的晶片,支援USB PD 3.0和Type C 1.3規格,適用於新興的USB Type-C產品電源供應器,包含筆電、2合1裝置、平板及智慧型手機等。

快速充電,現在不只是高階智慧型手機的必備功能,中階機種也開始以快充為訴求賣點,畢竟隨著多媒體娛樂需求增加,手機耗電愈來愈兇,快充符合人性期望,市場商機自然可期。

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