この記事では、急速充電の仕組み、利用可能な主な急速充電テクノロジーについて説明します。高電圧と低電圧の急速充電技術の違いは何ですか?
スマートフォンの時代には、プロセッサーがシングルコアとデュアルコアからクアッドコアと 8 コアにアップグレードされるのを目の当たりにしてきました。 10 コアがリリースされたことは驚くべきことではありません。ハイエンドの携帯電話のカメラはオートフォーカスカメラにほぼ取って代わりました。画面サイズについても同様です。 4 インチ、5 インチ、そして現在は 6 インチ以上で、ノッチまたは画面対本体比がほぼ 99% のフルビュー画面を備えています。
しかし、唯一の残念な点は、携帯電話のバッテリーの技術革新がまだ遅く、バッテリー寿命がユーザーの日常使用に十分ではないことであり、これが依然としてメーカーにとって最大の苦痛となっている。このショートボードでは、携帯電話メーカーの常識として、携帯電話の厚みと重さのバランスを前提に大容量バッテリーを搭載していましたが、それは非常に限定的でした。しかし、ここ2年で先を行く急速充電技術の誕生により、業界全体に希望が見えてきたようだ。いくつかの調査の後、多くの携帯電話の急速充電ソリューションが登場しました。
では、携帯電話はどのようにして急速に充電されるのでしょうか?どのように実装され、安全ですか?他の種類は何ですか?将来的にはどのような技術革新が起こるのでしょうか？今日はこれらの質問に一つずつ答えていきます。
急速充電の仕組み
まず、充電効率を決定する物理式を見てみましょう。エネルギー W (バッテリー容量とみなすことができます) = 電力 P × 時間 T。電力 P = 電圧 U × 電流 I したがって、特定のバッテリー容量の場合、電力の大きさが充電時間の速度を決定することがわかります。電力が大きいほど、充電時間は短くなります。電力 P = 電圧 U × 電流 I の公式によれば、充電速度を上げ、充電時間を短縮するには、次の 3 つの方法で実現できることが簡単にわかります。
1. 電圧が一定の場合に電流を増やします。
2. 電流が一定の場合、電圧を上げる。
3. 電圧と電流を同時に増加させて急速充電を実現できます。
電力と電流と電圧の関係については、簡単な類推ができます。これは浴槽に水を張るのと同じです。電圧と電流を増加させることは、単位時間あたりの水の出力と水の流速を増加させることに似ています。パラメータの一方または両方を増加させると、水の充填効率が自然に向上し、浴槽がすぐに水で満たされます。現在、多くのメーカーの急速充電ソリューションは、電圧ブースト (または出力電圧と電流の同時ブースト) に依存しています。
主流の急速充電技術の分類:
上記の 3 つの方式は技術的に前提となりますが、いくつかのメーカーの技術進化の後、高電圧急速充電と低電圧急速充電の 2 つのカテゴリーが提案されるようになりました。その中で、OPPO 携帯電話は低電圧急速充電 (大電流) を使用します。チップメーカーのQualcomm Quick Charge、MediaTek Pump Expressは高電圧急速充電ソリューションを使用しています。改良されたソリューションであり、電圧と電流を使用する PD (Power Delivery) 充電もありますが、これも高電圧急速充電に属し、最大電流は 5A に制限されます。
低電圧急速充電の例: OPPO VOOC フラッシュ充電
2014 年前半に初めて導入された VOOC フラッシュ充電技術は、Find 7 携帯電話に搭載されました。当時、VOOCフラッシュ充電がFind 7のユーザー負担の最大の要因になったと報じられた。
OPPO の VOOC フラッシュ充電は、低電圧および高電流方式を使用してスマートフォンを急速充電します。 USB充電特有の5V充電電圧を維持しながら、充電電流が増加します。この充電方法の最大の利点は、Android 携帯電話の充電速度が向上するだけでなく (従来の充電速度の 4 倍以上。公式によれば 30 分で充電でき、3000mAh の 75% に達する可能性がある)、VOOC フラッシュ充電でも同様です。また、携帯電話を充電する際のアダプタと携帯電話の熱を軽減することができるため、急速充電性能と携帯電話の安全性の両方が確保されます。
高電圧急速充電の例:
1.クイックチャージ3.0
クアルコムは、急速充電テクノロジーのソリューション プロバイダーです。現在、スマートフォンの急速充電技術では、クアルコムのQuick Charge 3.0ソリューションが携帯電話メーカーに採用され、広く普及しています。ただし、Qualcomm Quick Charge 4 および 4+ は最新バージョンですが、すべての携帯電話メーカーが 3.0 から 4+ に移行するにはまだ時間がかかります。いくつかの電話モデルにすでに 4+ を実装している企業は、Razer Phone、ZTE、BQ、Smartisan、HTC、LG、Xiaomi などです。
現在、Qualcomm Quick Charge はバージョン 4 および 4+ にアップグレードされており、以前のバージョン 3.0 および 2.0 よりも効率的です。
クアルコムによると、Quick Charge 3.0 では「ベスト電圧インテリジェント ネゴシエーション」アルゴリズムが初めて採用され、変換効率が向上しました。
Quick Charge 2.0 は、5V、9V、12V、20V の 4 つの充電電圧のみを提供します。アップグレードされた Quick Charge 3.0 は 200mV 単位で利用可能で、3.6V ～ 20V で柔軟に選択できます。同時に、Quick Charge 3.0 は以前のバージョンの充電器と互換性があり、より多くの OEM が選択できるようになりました。これが、Qualcomm Quick Charge がスマートフォンの急速充電に広く使用されている理由の 1 つです。
クアルコムによると、時間と効率の点で、一般的な携帯端末は通常約1時間半かかるのに対し、Quick Charge 3.0は一般的な携帯電話を約35分でゼロから80％まで充電できるという。
2.メディアテックポンプエクスプレス
MediaTek はまた、PMIC の電源管理 IC に組み込まれた独自の高速充電ソリューション、Pump Express も提案しました。その特性により、充電器は電流に応じて充電に必要な初期電圧を決定できます。 PMIC によって送信されたパルス電流コマンドは、USB Vbus を通じて充電器に送信されます。充電器はこのコマンドに従って出力電圧を調整し、電圧は最大 5V まで徐々に増加して最大充電に達します。
現在、2 つの技術仕様があり、10W 未満の出力電力は Pump Express に分割され、15W を超える出力電力は Pump Express Plus に分割されます。前述の MediaTek の急速充電方式は、Tongjia、Dialog、およびその他のパワーチップ メーカーによって開発され、専用の電源管理 IC を開発しました。このソリューションは、中級および低級のスマートフォン製品で一般的です。
3.USB3.1PD
最近、携帯電話界で比較的注目を集めている USB Type-C は、データ インターフェイスや伝送速度の変更に加えて、独自の電力供給能力 (USB Power Delivery 仕様、略して USB PD) も向上しました。 Type-C は現在、20V/5A 電源への接続をサポートしています。将来的にはUSB Type-C（USB 3.1）インターフェースを搭載した携帯電話がさらに登場するため、市場の見通しも非常に広がります。
上記の急速充電テクノロジー以外にも、いくつかの他のテクノロジーも市場に存在しています。
Samsung アダプティブ急速充電:これは一般的なものではなく、電圧または電流を増加させて電話を高速充電するために使用されます。 Samsung Galaxy Note 8 のような携帯電話は、Qualcomm の急速充電に沿ったこのタイプの急速充電テクノロジーを使用しています。もっと知る
OnePlus ダッシュ充電:これは、OPneplu 3、5、6 などの携帯電話の急速充電を実現するために、電圧を一定にして電流を増加させる Oppo VOOC に似ています。もっと知りましょう。
ファーウェイスーパーチャージ：携帯電話を瞬時に充電するためにファーウェイが開発した技術は、電圧と電流を変化させて希望の高速充電速度を達成することで機能します。についてもっと知る
アンカーPowerIQ:Anker Power IQ のアプローチは少し異なります。むしろ、電圧出力を変えることで携帯電話のほとんどの急速充電回路に対応できる 1 つのメーカー ブランドに固執してください。基本的に、接続されたデバイスの急速充電要件を決定し、それに応じて充電速度を最適化します。 5V/1A、5V/2.4A、5V/2A、9V/2A、12V/1.5Aを生成できます。地上レベルでは、Qualcomm Quick Chargeと同じです。
Anker は電源アダプターとモバイルバッテリーを扱っており、その中で PowerIQ テクノロジーを簡単に見つけることができます。
Power IQ 1.0 の最新バージョンは 12W ですが、最新バージョンの Power IQ 2.0 は最大 18W まで処理できます。古いバージョンでは、Samsung Galaxy 8 などのスマートフォンを 0 から 1005 まで 2 時間で充電できますが、最新の 2.0 では 1 時間 30 分しかかかりません。もっと知りましょう。
高電圧と低電圧の急速充電技術の違いは何ですか?また、欠陥はどこにありますか?
携帯電話を急速充電する効果が得られるため、高電圧モードと低電圧モードの主な違いは何ですか? 2 つのテクノロジーの違いを説明する前に、従来の 5V/1A の低速充電がどのようなものかを見てみましょう。
従来の充電を行う場合、入力端子は充電器を通過した後、5V/1Aの充電電流出力に変換されます。この過程では降圧変換があり、すべてのエネルギーを100%変換することはできず、失われたエネルギーは熱となります。具体的には、充電器を使用して充電すると、充電器の熱の程度が異なると感じられます。
変換された5V/1Aの電流はスマートフォンに到達すると、バッテリー要件に応じて再び変換され、通常は携帯電話の降圧回路を介してバッテリーを充電するのに適した4.2Vまたは4.4Vの電圧に変換されます。この過程で降圧変換が行われるため、充電中に携帯電話が発熱する現象が発生します。
高電圧急速充電と低電圧急速充電の違いを振り返ってみましょう。
高電圧急速充電 (クイック チャージ、ポンプ エクスプレス、USB 3.1 PD を含む) の変換は、220V、110V、または 240V (お住まいの国によって異なります) から 20V/12V/9V、そして 4.2V/4.4V です。これは、このソリューションにより、充電端子の電圧が高くなり、電話機の降圧回路 (DC/DC コンバータ) への入力として与えられることを意味します。そうすれば、携帯電話の降圧回路は変換のためのより大きな圧力に耐えることになります。もちろん、この変換プロセスの損失も大きくなり、携帯電話の充電中の体温がより明らかになることが直接的に現れます。
OPPO の VOOC フラッシュ充電低電圧急速充電は、入力電圧 220V、110V、または 240V を 4.2/4.4V に直接低下させます。携帯電話の充電プロセスにおける降圧ステップはすべて、スマート MCU チップを搭載した充電器で完了します。この充電器は、220 V の電流を 4.2/4.4 V の電流に直接変換し、リチウム電池を直接充電できます。つまり、充電時に携帯電話内の降圧回路が呼び出されないため、充電時の温度上昇制御が良好で、明らかな発熱もありません。
したがって、温度上昇制御は明らかな利点をもたらし、つまり、急速充電体験全体がフラッシュ充電性能とも言え、非常に優れています。ここでは例としてシーンを示します。たとえば、携帯電話の充電には低電圧フラッシュ充電を使用します。ゲームをプレイしながら充電できます。プレイするゲームの規模に関係なく、フラッシュ充電の動作には影響しません。高電圧急速充電の代わりに、これにより 2 つの熱源が発生する可能性があります。1 つは降圧回路の熱、もう 1 つは携帯電話の CPU 熱です。このように、急速充電はしばらくしか持続できず、温度を安全な範囲内に保つために、携帯電話は通常の充電に戻すことしかできません。
もちろん、各プログラムには独自の長所と短所があります。低電圧充電に関して、OPPO は現在多数の特許を保有しています。この技術はOPPOの自社製品に限定されており、当然消費者向けの互換性にも制限がある。具体的なパフォーマンスは、OPPO携帯電話が独自のカスタム充電器、8充電アダプター、7ピンインターフェース充電ケーブルを備えていることです。他の携帯電話の充電器または Android データ ケーブルを変更すると、フラッシュ充電が機能しなくなります。
注記: 急速充電は、携帯電話の充電回路がどれだけ耐えられるか、または許容できるかによっても異なります。 5V/3A アダプターに接続していて、5V/2.4A しか処理できない場合は、その速度で充電されます。
急速充電の評決
急速充電なので、今後の開発の方向性としては当然より速いほうになります。将来の低電圧急速充電ソリューションの開発における最大のボトルネックはバッテリーにあります。充電器の出力電力は非常に大きくなる可能性がありますが、バッテリーがそのような大電流入力に耐えられるようにする方法が次の考慮事項です。
高電圧急速充電ソリューションは、バッテリーの問題を解決するだけでなく、将来的には急速充電によって引き起こされる熱の問題も解決する必要があります。高電圧急速充電方式で充電器の出力を70Wに上げ、携帯電話の降圧回路での変換損失を10%の損失と発熱量から計算すると、は 7W に達しますが、これは非常に誇張された数字です。
急速充電がスマートフォン生活の問題を効果的に解決する最善の方法であることは疑いの余地がなく、今後数年間は急速充電が携帯電話メーカーやソリューションプロバイダーの主戦場でもあります。急速充電機能を備えたスマートフォンを選択するユーザーが増えれば、より高速な充電、より安定したパフォーマンス、より優れた互換性を備えた急速充電スマートフォンを選択する必要があります。これは業界全体の発展の方向性でもあります。
