解救手機耗電困境 快充技術推陳出新

聯發科技推出Pump Express 3.0快充技術。來源：MediaTek

智慧型手機等行動裝置的功能日趨多元且持續強化，包括大螢幕、多核心規格，以及更高階的多媒體效果紛紛出籠，更遑論存在著許多對於電量高度需求的應用程式，以及消費者對於隨時對地連網的需求，這些功能註定要吞噬更多電力。

解決這個問題有兩個思考方向，一是想方設法提高電池容量，另一方面則是加快充電速度，藉以弭補手機電池續航力不足的缺點，針對後者這種解決之道，許多廠商已推出對應產品及技術來滿足市場期待。

綜觀快速充電發展，包括聯發科技、高通、及德州儀器等各大晶片廠商都已積極開發各自的快速充電技術。各家使用的快充技術原理及結構各不相同，但大多不出高電壓恆定電流模式、低電壓高電流模式，以及高電壓高電流模式等三種類型。

國際晶片大廠  持續推出新版本快充技術

其中，聯發科技的Pump Express技術已進展至3.0版本，基本上此技術使用大電流、大電壓方式，以12V/3A來提供快速充電。據悉，聯發科技之前的Pump Express 2.0已獲得主要品牌業者的採用，包括索尼、聯想、金立(Gionee)和魅族(Meizu)等，而最新Pump Express 3.0技術的主要特性包括更快的充電速度、更高的充電效率、以及充電時較低的手機溫度。

聯發科技表示此一電池快速充電解決方案僅需20分鐘，就能將智慧型手機的電池從零充飽到70%；且僅需充電5分鐘，手機就能夠通話長達4小時，這幾乎是目前市場上競爭解決方案的兩倍，並且較傳統的充電技術快了5倍之多。

另外值得一提的是Pump Express 3.0能夠透過USB Type-C接口進行電源傳輸直接充電。直接充電可繞過手機內部的充電線路，因此能防止手機過熱問題，並讓變壓器的電流直接流至電池，以減少功率損耗，據了解Pump Express 3.0的功率耗損較2.0版減少達5成。

高通的Quick Charge(QC)快速充電技術也已進展至Quick Charge 3.0。高通的 Quick Charge技術採用高電壓模式動，Quick Charge 3.0並採用最佳電壓智能協商(INOV)演算法，這種演算法讓可攜式裝置能夠判斷任何時刻所需的電力，可以實現電力輸送最佳化並提高充電效率。

據了解，整合Quick Charge 3.0技術的手機僅需35分鐘左右，就能從完全沒電的狀態充電至80%的程度，與前一代技術相較，Quick Charge 3.0的充電速度提高了27%，效率則提高45%。

繼Quick Charge 3.0後，高通也已宣布最新的Quick Charge 4.0技術。高通表示 Quick Charge 4.0將加入Dual Charge技術，充電速度將較Quick Charge 3.0提升 20%，效率也能提升30%。據悉其充電功率最高可達28W，15分鐘就能讓手機電量充至50%以上。預計支援Quick Charge 4.0的產品將於2017年下半年現身。

TI也擁有自有快充通訊協定—MaxCharge，不同於高通Quick Charge和聯發科Pump Express這兩種快充技術需搭配相對應處理器和PMIC，TI的MAxCharge快充技術採用分離式架構。也就是快充充電晶片與充電器之間的交握(Handshaking)不需透過處理器，如此可增進系統配置靈活度。

此外，獨立的快充充電晶片亦有更多空間可增添路徑管理(PowerPath)、過電壓？過電流？過溫度保護與電量監控計等功能區塊，並能加入各種演算法建立充電模型，以動態調配輸出功率，確保電池使用壽命和安全性。TI已推出採用MaxCharge技術的鋰電池充電晶片，讓系統廠能以分離式設計導入手機或平板。

手機業者投入  自行開發快充技術

談到快充技術，不能忽視的當然還有手機業者Oppo推出的VOOC超級快充技術，VOOC為此技術總計申請18項專利。VOOC是透過低電壓、高電流的充電方式來達到快充目的，此外，VOOC在充電時並非均衡充電，而是採用先快後慢的電池保養式充電模式。

以搭載VOOC的OPPO R9手機為例，充電5分鐘後可完成13%的充電；在充電後30分鐘，OPPO R9的電量可直接充到70%；而在充滿70%的電量之後，OPPO R9會轉入涓流充電模式，最後10%的電量需要充25分鐘左右才能完成。

OPPO之前的Find 7及OPPO R7系列已開始搭載VOOC技術，新一代的R9當然延續搭載此技術，據悉充電速度較上一代更快，OPPO宣稱充電5分鐘就能通話兩小時。

另一家大陸手機業者—華為也已推出SuperCharge快速充電技術，此技術強調安全與低壓。華為的SuperCharge快速充電技術是以低電壓、高電流的方式來進行，可提供5V/2A、4.5V/5A以及5V/4.5A三種輸出規格，與傳統的9V/2A快充相比，SuperCharge可減少約50%的熱能損耗，整體充電效率為前30分鐘就可以充電達到58%，且能保持持續低溫，確保安全。SuperCharge快充技術目前已應用於HUAWEI Mate 9、Mate 9 Pro以及P10、P10 Plus等機型。

USB Type-C支援Power Delivery 3.0聲勢大

除上述業者各自推出快充技術技術外，USB Type-C所支援的Power Delivery 3.0更是來勢洶洶。Power Delivery 3.0可支援到20V，5A總計為100W功率能量，甚至已可供應到工作站等級的電子設備用電量。

Google於日前發布的Android 7.0相容性定義文件(Android Compatibility Definition Document)中新增有關USB Type-C充電規格的規定。要求所有製造合作夥伴確保在USB Type-C的快速充電技術實作上應遵循標準技術，最好不要使用專屬規格。

如上所述，市面上有多種快速充電技術，不過這些技術多是鎖定手機應用，至於筆電市場則以標準規格為主，包括蘋果、Google及其他Type-C筆電都支援USB PD，這就導致相容性問題的產生，若裝置用到不相容的充電器，充電速度就會降到基本程度。

因此，Google的文件用詞是強烈建議(strongly recommended)Type C裝置不要支援修改Vbus voltage到超過預設程度的專屬充電技術，或修改sink/source輸入電路，因為這可能導致和支援標準USB Power Delivery規格的充電器和裝置之間的相容性問題。Google並指出未來版本的Android可能將要求所有Type-C裝置與標準Type-C充電器的完全相容。

此外，隨著蘋果將於2017年下半年推出新機，這些新機是否實現快速充電？以及採用何種快充技術也是備受矚目。目前的說法之一就是蘋果下半年推出的3款新iPhone都將採用Type-C規格的PD來實現快速充電，但仍是採用Lightning連接埠。

隨著智慧型手機功能的持續增強，電池續航力受到的考驗愈發嚴苛，採用更大的電池是一種方法，但厚重手機無法吸引消費者青睞，而快充技術的出現可謂一大福音，然而綜觀目前各家快充技術多採用提升電壓和電流量的方法，這無可避免會對電池的耗損及安全性造成負面影響，甚至是造成電池壽命的縮短，因此快充技術的進展除了強調速度外，電池使用壽命的延長及安全性的提升，仍將是後續令人關注的議題。