OPPO 对手机快充的最新定义——35 分钟充满

2018年08月17日 作者:博博1998

从千元机到旗舰机,快速充电已经成为了目前大多数智能手机的标配,不过可能很多人不知道的是,快速充电其实是 OPPO 开创的。

2014 年 3 月,也就是 4 年零 5 个月之前,OPPO 在当时发布的旗舰手机 Find 7 上就首发了 VOOC 闪充,电源适配器的规格是 5V 4.5A,可以在 30 分钟将手机电量从零充到 75%(Find 7 的电池容量为 2800 毫安时),大家熟知的「充电五分钟,通话两小时」就是 OPPO 这个时候提出的。

在那个 5V 1A 还是标配,5V 2A 就是「快充」的年代,VOOC 闪充以压倒性的优势,重新定义了手机快速充电。在之后的 R7 上,OPPO 把充电规格调整为 5V 4A,并沿用至今。

更加了不起的是,即使放在现在,相比起市面上多数旗舰手机采用的快充,OPPO 在 4 年多之前推出的 VOOC 闪充依然还有一定优势,亮屏状态不影响快充、低发热等 OPPO 在 Find 7 上就实现的特性直到现在仍然不少同行。在竞争激烈、技术演进很快的手机行业里,VOOC 闪充能在如此长的时间跨度里保持优势,已经可以算是一个不大不小的奇迹了。

另一方面,在 VOOC 闪充发布之后的 4 年多时间里,OPPO 也一直没有停止对新一代快充技术的研发。

在 2016 年 2 月底的 MWC 上,OPPO 就曾对外展示了自己在新一代快速充电技术上的尝试,当时展示的原型机充电规格达到了惊人的 80W(5V 15A),15 分钟即可将 2500 毫安时的电池充满。

两年半之后,OPPO 终于在 Find X(限于超级闪充版和兰博基尼版)量产了新一代的充电技术——功率高达 50W、可以在 35 分钟充满一部手机的 SuperVOOC 超级闪充。

SuperVOOC 超级闪充实测:35 分钟真的能充满一部手机?

在讨论 SuperVOOC 的技术细节之前,我们先解答一个大家可能最关心的问题:SuperVOOC 到底有多快?

包含了定制版 SuperVOOC 适配器的 Find X 兰博基尼版

我们将一部 Find X 兰博基尼版用到没电自动关机,然后使用原装 SuperVOOC 适配器和原装数据线进行充电,每隔五分钟按电源键查看电量(手机会显示剩余电量,但不会开机),剩余电量结果如下:

5 分钟,22%
10 分钟,40%
15 分钟,56%
20 分钟,72%
25 分钟,86%
30 分钟,95%
33 分钟,99%
35 分钟,100%
结论没有任何问题,有了 SuperVOOC 超级闪充,35 分钟真的可以充满一部手机。

此外,在充电发热方面,无论是手机机身还是电源适配器,搭载 SuperVOOC 的 Find X 兰博基尼版均可用表现优异来形容,并没有因为极高的充电速度带来额外的影响。

看完了充电数据,我们下面就聊聊 SuperVOOC 是如何实现的。

SuperVOOC 的背后:用串联双电芯来做高压快充

我们知道,功率是电压和电流相乘得到的(W=UI),所以想要提高充电功率,方法无非两种:提高电压或增大电流。

OPPO 在 2014 年的 Find 7 上首发的 VOOC 闪充选择的是增大电流。VOOC 闪充在电压维持在 5V 的前提下,将电流从当时主流的 1A 或 2A 提升到了 4.5A(后来又调整为 4A),从而做到了 20W 的快速充电。

在 SuperVOOC 上,OPPO 也考虑过进一步增大电流来提升充电功率,2016 年 MWC 上展示的 80W 快充其实就是大电流方案(5V 16A),不过 OPPO 最终并没有采用这种方案,原因是发热。

根据焦耳定律 Q=I²Rt,在时间(t)和电阻(R)一定的情况下,如果将电流(I)提升到原来的 2 倍,造成的发热(W)会是原来的 4 倍(2²)。

对于整个充电电路来说,这种发热的增加无疑会带来严重的问题。为了解决发热问题,就必须得减小充电电路中各个器件的阻抗,而这又会导致成本明显增加,低电阻元器件还可能会破坏产品形态。

考虑到种种限制,OPPO 决定放弃大电流,改用大电压方案。

做大电压方案也不容易,主要的挑战是降压,也就是将适配器输出的高电压(SuperVOOC 是 10V)降成电芯可承受的电压(一般为 5V 以内)。为了避免降压过程中的发热和效率损失,OPPO 采用了独特的串联双电芯的设计。

在 SuperVOOC 版 Find X 中,包含了两块串联在一起的 1700 毫安时电芯。根据「串联分压」的原理,电源适配器输出的高电压加载到电芯上,每一块电芯只会分到一半的输出电压。

也就是说,按照理想的数据算,SuperVOOC 适配器输出的 50W(10V 5A)功率,输入到手机中,就变成了给每一块电芯以 25W(5V 5A)的功率进行快充。因此,从单芯的功率上看,SuperVOOC 相比 VOOC 并没有明显提高,发热控制、安全性自然也有了保障。

通过这种「高压 + 串联双电芯」的方式,SuperVOOC 超级闪充就在保证安全的情况下,实现了极高速度的快速充电。

电荷泵降压技术

那么问题就来了,这个过程看上去很简单啊,为什么 OPPO 之前没有手机厂商想过这种串联两块电池的方式来实现高功率快充呢?

一个很重要的原因是电池放电部分。

充电时,串联的两块电芯可以直接把适配器输出的高电压一分为二,不过在放电的时候,这个过程就倒过来了,变成了两块电芯的电压相加,这个电压显然是不能给手机用的,必须要先进行降压。

在这一步上,OPPO 用上了最近充电圈里挺火的电荷泵(chargepump)技术。

电荷泵也称为开关电容式电压变换器,是利用电容器储能的器件,它能使电压成倍升高或降低,优点是转换效率极高,这意味着在将 Find X(超级闪充版及兰博基尼版)双电芯输出的高压转换成可以供给手机使用低压过程中,只有极少的能量会因为转换而被损失掉。

大家可能也直到,SuperVOOC 并不是第一个采用电荷泵技术的快充方案,魅族在去年 MWC 上展示的 55W 快充以及魅蓝 E3 和 vivo NEX 用的快充方案也都用上了电荷泵。

不过上述的这三个产品都是将电荷泵用在充电过程中的,电源适配器向手机输出较高的电压(魅蓝 E3、vivo NEX 适配器的规格都是 10V),由电荷泵高效地转换成可以给手机电池直充的低压,然后以较高的电流进行快速充电。

之所以把电荷泵用在放电时而不是用在充电时,OPPO 也有自己的考虑。电荷泵的效率虽高,不过耐压性一般,输入电压变化比较大的话可能会导致不稳定,相比起充电,放电时电池可以提供的电压会更加稳定一些。

值得一提的是,针对电荷泵降压这一步,OPPO 专门设计了一个独立的降压芯片,来控制整个放电电路。OPPO 表示,相比于一般的单电芯电池,得益于电荷泵降压电路的精准控制,双电芯的放电效率会更高。

实际使用中,SuperVOOC 版 Find X 内置的两块 1700 毫安时电芯(总计 3400 毫安时)的电池放电量可以达到 3500 毫安时到 3600 毫安时单电芯的水准。因此,虽然 SuperVOOC 版的 Find X 电池容量乍一看比普通版少了 330 毫安时,不过实际续航并不会有明显的差距。

定制升压芯片解决 SuperVOOC 的兼容性问题

充电和放电过程都解决了之后,SuperVOOC 超级闪充方案还有一个小麻烦——兼容性。

由于 SuperVOOC 方案里的这两块串联电芯会在充电时进行分压,为了在分压后依然可以给电池正常充电,就要求电源适配器给手机输入的必须得是 10V 左右的高电压。

考虑到目前市面上还存在大量输出电压为 5V 的低电压适配器,如果不做兼容的话,就会导致用户忘记携带或者丢失 SuperVOOC 适配器时,无法使用手头上的其他适配器给搭载 SuperVOOC 的手机充电,给用户造成不便,所以必须得想办法让 SuperVOOC 兼容普通的低压适配器。

解决的办法自然就是提高电压。

SuperVOOC 版 Find X 内置了一个 OPPO 定制的升压芯片,当握手判断后识别到用户正在使用 5V 的低电压适配器给 Find X 超级闪冲版充电时,升压芯片会将低电压适配器输出的 5V 2A(苹果的原装适配器是 5V 1A)升到 6-8.8V,供双电芯进行充电。

所以,使用非 SuperVOOC 适配器(包含普通 VOOC 适配器,其它第三方适配器)给 SuperVOOC 版 Find X 充电,最大的功率是 10W(5V 2A)。

不过值得一提的是,SuperVOOC 适配器可以向下兼容普通 VOOC 适配器。也就是说,可以使用 SuperVOOC 版 Find X 标配的充电器,你可以给支持 VOOC 闪充的 OPPO 手机进行 5V 4A 的快速充电。

手机快充的第二次革命

SuperVOOC 发布后,在惊叹的同时,一些消费者也提出了疑问:手机充电真的需要这么快吗?

我们的观点是,快速充电最大的价值是在没有充足的时间来从容充电的情况下快速让手机「回血」。从这个角度上看,快即正义。

如果以「将 3400 毫安时的电池从零充到 50%」作为标准,之前的 VOOC 闪充需要大约 25 分钟,而 SuperVOOC 缩短到了不足 15 分钟,这种进步幅度,已经足以用「革命性」来形容。

对于 OPPO 来说,SuperVOOC 超级闪充让 OPPO 再一次在充电规格上甩开所有竞争对手,领先的幅度甚至比 VOOC 闪充发布之初还要大。在过去两年主流手机快充规格几乎停滞不前的背景下,SuperVOOC 超级闪充的出现则显得更为难得。

同时,我们也期待着未来 SuperVOOC 超级闪充可以尽快应用到更多的机型中,继 VOOC 之后,成为下一代 OPPO 手机的标配。

原文地址:https://www.eeboard.com/news/supervooc/

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