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快充到底伤不伤电池？快充具体实现原理是怎样的

电脑杂谈　发布时间：2019-08-09 14:08:57　来源：网络整理

swift2017-02-21发布在媒体

前言

电脑的感受优劣受到众多原因的影响。其中一点就是能量问题。手机的能量来自于电容，电机型号直接影响电脑的应用时间。除了电量型号本身，电脑的应用方法也影响电脑电量型号对电脑体验的影响。

10年前常见的诺基亚智能机或MTK功能机，1000mAh左右的电量足以确保各种电脑一天以上的应用。300-500mA的充电电压足以让那些电脑以较为合理的速率充电。采用标准的USB供电或者专用线充已经希望满足各种电脑充电的需求。

5年前， Windows Mobile智能机和晚期安卓智能机，电机体积增大到了1500mAh左右。这时出现了USB BC1.1协议，提供了DCP（专用充电端口模式）借助USB的数据总线对充电器进行识别和区分，因而将标准USB端口的500mA电流扩展到1.5A，满足了各种设施的充电需求。

时代在变迁，大屏幕的科技电脑的耗电超过了一个新的高度。人对于电脑的依赖程度也远远低于了10年前。如今，电脑早已变与全球交流（包含但不限于上网、通话），与自己心灵交流（包含游戏等）的工具。手机实际使用的时间比例大大提高了。这对电脑电量能量提出了极高的要求。同时电脑设计趋向轻薄，不支持快速更换电机，能量输入完全依赖充电、数据端口来进行。

因为，电脑的充电端口形状非但没有任何减少，反而朝着不断微型化的方向发展。端口电接触面积的减小，随之而来的是接触电流的增加和散热能力的下降，这导致端口能够借助的电压增加。

网关的输入功率=输入电压×输入电压。由此可知，网关电流容量增加与网关输入功率的提高之间的分歧，可以通过增加端口输入电流来解决，这就是高通QC2.0/3.0 HVDCP（高功率专用充电端口）诞生的本意。值得一提的是，USB 3.1 PD和MTK PUMPEXPRESS PLUS也运用了同样的解决办法。

方法浅析

在谈及QC快充的软件实现之前，我想提一提我前一段时间在网上看见的关于QC快充的评论。有不少文章有这样一个说法：QC所采用的高功率充电对于电脑电量有害。在我看来，这样说法的存在正是由于对电脑内电器怎样完成电机充电过程的不了解导致的。因此，上面的这个部份不仅介绍QC如何由软件实现，也介绍这些电脑怎么完成电机充电。

电脑机内的电量充电电源，按系统可以分为两个部分加以介绍（但不代表这两个部分在数学上是分离的，事实上，两个电路常在同一个集成电路中实现）。

1、测量-反馈控制部份

负责检测电池充电的关键参数（例如电容充电电压、电机目前电阻、电机温度），按照预先设定好的电量充电算法，调节如充电电压等参数，如果关断充电。手机充电电源的测量和反馈控制部份，往往可以通过硬件编程来调节这些参数。甚至有些手机充电的测量、反馈控制部份大部分功能都是由硬件来完成。大多数手机对锂电池充电的控制硬件都是基于恒流——恒压过程如果其变种。恒流恒压充电的过程，大体上是如此的，首先在电机低于其充电限制电流（以往电脑是4.2v，现在常用4.35V，偶见4.40V）时，以一个恒定电流对电机充电。

这个恒定电流的形状与电池容量的差值（称为充电电压倍率）与电脑电量充电速率关系密切。要加强电脑的充电速率，加强充电电压倍率是一个有效的方式。但是电脑电量对充电电压倍率的接受能力有限，过大的充电电压倍率会导致手机电量的循环衰减增加，甚至有可能造成电量安全难题。目前大多数手机电量可以接受0.5-1倍的充电电压倍率。比如对3000mAh的电脑电量，0.5-1倍的充电电压倍率就对应着1500mA-3000mA的充电电压。通过提升电量结构和原料，可以让电量接受更大的充电电压倍率。就当前的现象来看，电脑电量的充电电压倍率上限通常不是手机充电速率的瓶颈。

当电量通过恒定电流充电达到电机的充电限制电流后，通过逐步减少充电电压来保持这个充电限制电流不变。因为锂离子电池电压除了随电池充满度提高而下降外，充电电压越大，电机的电源也越高，所以在饱含度不断提高的现象下手机充电器快充原理图，减少充电电压可以让电量电源保持恒定，这就是恒压过程。当充电电压增大到预订值后，充电电压会关断，充电即告完成。

2、电源回路变换部分

这部分元件的系统是将从电脑充电端口得到的能源，在测量、反馈控制部份的控制下，转换为电容的充电电压。由于电脑充电端口输入的电源通常是5V、9V之类的电源，与电容电源（3.0V-4.35V，随电量和充电电压发生改变）并不匹配，所以需要进行变换。正是由于这个变换过程，高功率充电影响电机寿命这个说法才是非常愚蠢的。因为决定电脑电量充电电流、电压的是测量、反馈控制部份预先设定好的充电流程。输入电流高一点如果低一点，只要还在电压回路变换部分禁止的范围内，就会由电源回路变换部分变换成流程设定好的值。

电源回路变换电源的类型，有以上三种：

（1）线性变换电路。

其本质，是一个由测量、反馈控制部份限售的可变电容。通过线圈将充电器电压高于电池电源的部份，通过发热的方式消耗掉。举例证明，比如当充电端口输入的电源是5V，电机电源是3.7V，需要1000mA的充电电压。那么让可变电容的电压刚好为1.3Ω即可满足。这个可变电容的电压只要还能不断变化，就希望完成恒流恒压的。由基尔霍夫定律可知，这个电压的输入电压等于输出电压。因此，加强输入电流对于这个电压来说，只会使更多的输入功率通过线圈耗散掉，而不会提高电机的充电功率。此外，这个电压的发烧功率是（输入电流－电池电源）×充电电压。当充电电压很大的时候，发烧功率也很大。因此，这样电源不适用于现在需要大电阻充电且空间有限的电脑充电。这也就是高压快充发热大，部份电脑厂家开始采用低压大电阻快充的因素。

线性变换电路

（2）电源变换电源。

这样电源的如下图所示。利用高速电源的S1（往往由MOSFET来实现）和电压来使输入电流下降到电机电源。并在测量、反馈控制部份限售下控制充电电压。这个电压的输出电压和电源与输入电压和电源的关系可以能量守恒定律求得：输入电流×输入电压×效率=输出功率×输出电压。现在新型电脑中，这个效率可以超过90%以下。正是利用了这样电源变换电源，QC2.0能将输入的高功率和较小的电压转换为电容的电源和较大的充电电压。

开关变换电路

举例证明：电容电源为3.7V。需要2A电池充电电压。充电电源效率90%，忽视这些电路产生的压降。输入网关电路为9.0V，则输入网关通过的电压需要：3.7V*2.0A/90%/9.0V=0.91A，可见QC快充通过增加输入电流确实希望有效提高输入网关的电压。

（3）将电压电源置于特制充电器的设计

这样电源可见于早期的小灵通、摩托罗拉这些机型智能机中。Oppo的VOOC超快充电也应该采用了这样设计。其方法是将电压电源置于专用的电压充电器中而非电脑内。手机内仅有控制电源通断的电子电源（MOSFET）。当电源接通后，充电器直接与电容连接，借助充电器中元件来调节输出功率和控制充电电压。当然，饱含停充的系统由电脑内部元件控制电子电源完成。这么做的特点在于电脑内电器较为简单，且不需要在电脑内部发热消耗多余的电源。缺点是需要特制充电器。（当时MOTO采用这样设计的智能机若是改用较大电流的USB充电器，都会烧坏内部电子电源，导致电脑故障）

3、高通QC 握手协议

QC 快充的充电器与电脑通过micro USB接口后面两线（D+D-）上加载电压来进行通讯，调节QC的输出功率。握手过程如下：当将充电器端通过数据线连到电脑上时，充电器默认通过MOS让D+D-短接，手机端探测到充电器类型为DCP（专用充电端口模式）。此时输出功率为5V，电脑正常充电。若电脑支持QC2.0快速充电协议，则Android用户空间的hvdcp进程将要启动，直到在D+上加载0.325V的电源。当这个电路保持1.25s后，充电器将切断D+和D-的短接， D-上的电源将会增加；手机端检测到D-上的电源低于后，hvdcp读取/sys/class/power_supply/usb/voltage_max的值，所以是9000000（mV），增设D+上的电源为3.3V，D-上的电源为0.6V，充电器输出9v电源。若为5000000（mV）设置D+为0.6V，D-为0V，充电器输出5V电压。

4、QC充电实战

这里我们使用的是USB表，直观测试QC2.0充电器电压识别改变过程。插入USB接口可以检测到用来侦察QC2.0信号的D+ D-电源，同样能够显示输入输出的电源、电压。内置库仑计，精度可达万用表级别。