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如今中国市场上几乎所有中高端手机都支持各种各样的快充技术，不同快充技术都在不断迭代发展，不仅推动着快充国产化，也推动了快充的全球化，软磁材料、电子变压器、电感器等快充产业链在这种充电潮流中，也明显感受到市场的热度在上升，其设计也在发生着显著的变化。 “进化中”的快充技术 由于在锂电池单位容量密度无法突破的大前提下，快充成为了当前数码设备电量补给的重要途径，深圳市宝晖五金电子有限公司工程部主管廖秋荣认为，快充在国内基本朝着全民普及的方向发展，在这种趋势下各家快充技术迭代速度也变得非常快。 深圳市翡翠电子有限公司研发工程师胡晓光同样认为，“现在国产手机基本上都会用快充技术，尽可能考虑以高压低电流的模式去做。” 图片来源于网络 在这种市场大环境以及企业快充相关的订单增加的情况下，廖秋荣、深圳市耐尔金科技有限公司产品经理陈金源都对未来2年快充市场的发展十分看好，“目前手机快充市场比以前更加活跃了，很多技术难题也逐一被攻破，现在迭代主要是对一些细节的改良。” 华为SUPErCharge快充技术带来了目前手机行业商用量产最高的充电功率，此前发布的荣耀magic系列以及华为mate20 pro就配备了该快充技术Super Charge 2.0，最高功率达到了40w。 高通的QC系列快充也一直都在进化，QC3.0/2.0在Android手机里市场份额最多，最新版已来到QC4+，对QC4+的支持逐渐出现在部分机型上。 根据高通最新公布的名单，QC4+快充兼容手机已达26款，其中国产手机就有18款，占比近70%。以小米系为代表的机型就超过9款。 此外，手机快充市场上还有大量魅族Super mCharge技术，oPPO、vivo的闪充，近期，OPPO还推出了50W的Super Vooc。 作为坐拥全球手机品牌销售量的头把交椅，苹果到目前为止，仍没有自家标配手机快充头。廖秋荣说，在快充的大趋势下，苹果也开始做出调整，iPhone 8开始支持USB Power Delivery导致了大量第三方PD充电器的出现。 另据日本网站 Mac Otakara 报告，苹果今年将会推出三款全新 iPhone，将抛弃“万年”5W快充头，每款都会提供更快的 18W USB-C 电源适配器，以及 Lightning (闪电)至 USB-C 线缆。 而一直执着于电池技术的三星手机，对快充技术的重视程度远没有国产品牌高，最终由于电池爆炸等多起负面新闻，其手机在国内销量一直呈现下滑的趋势。 兼容性逐渐向好 据统计，USB-IF组织的会员就已多达1020家，除了苹果外，还包括主流的华为、三星和小米等手机厂商。胡晓光、维睿太亚技术有限公司技术工程师庄彪都表示，各家快充技术各有自身特点，主要以匹配自家品牌手机为准，因此会存在一些兼容性问题。 图片来源于电商平台 胡晓光呼吁手机厂商以及充电器企业，技术一定要以服务消费者为宗旨。让消费者选择自购快充充电器的时候，能在满足快充基本性能的前提下拥有更多选择空间。 业内人士反应，“有线快充功率已经不是大问题了，目前手机快充最大的痛点我觉得就是互相不兼容，未来的发展方向应该要提升兼容性。” 事实上，尽管一些品牌共享充电技术(如Oppo、vivo和一加、华为和荣耀)，但有线快充标准却不够完善。USB开发者论坛(USB-IF)正试图把每家公司都纳入其快速充电规范(USB Power Delivery)旗下，但该标准目前只能成功兼容Quick Charge 4.0+。 Oppo Vivo OnePlus用Dash/VOOC，Huawei Honor用SCP部分兼容PD，大多数Android手机支持QC部分兼容PD，Pixel和iPhone只支持PD。 不过，随着手机快充竞争进入白热化，“大一统”也将是最终趋势，其兼容性问题也将进一步得到有效的改善。 目前，华为自家最新的快充技术已从之前的FastCharge(FCP)更迭至了SuperCharge(SCP)，而SuperCharge快充技术可以说是全球最快/兼容性好的快充代表之一，兼容PD和高通QC协议。 高通的QC4+在充电规格上也并无明显变化，主要是纳入了对USB PD 3.0(PPS)协议的支持，兼容性更强，应用范围也更广。 虽然三星AFC停滞不前、但其新旗舰机也在略微放开功率限制并兼容PD。 氮化镓快充量产势头正起 兼容性是消费者的期盼，其中，关乎手机厂商各方利益，一些手机厂商也着实在做着各种努力。而为让消费者使用更轻便、更安全的快充产品，他们从GaN这一技术上找到了可能性。 GaN中文名氮化镓，是一种新型半导体材料，它具有禁带宽度大、热导率高、耐高温等多种优点，被誉为第三代半导体材料。 早期的氮化镓材料被运用到通信、军工领域，随着技术的进步以及人们的需求，氮化镓产品已经走进了我们生活中，在充电器中的应用也逐步布局开来，常见于USB PD快充等中高阶产品。 图片来源于网络 电子产品的屏幕越来越大，充电器的功率也随之增大，尤其是对于大功率的快充充电器，使用传统的功率器件无法改变充电器的现状。 胡晓光告诉记者，“采用GaN技术，确实能够节省很大空间，以60W充电器为例，至少可以减少近一倍的体积。并且它可以应用在高频产品上，常规的MOS管在高频状态下可能有点吃不消，但是采用氮化镓后，这一问题可以得到有效解决。” 庄彪也谈到，GaN提高了工作频率，能够应用于更小的变压器，让充电器可以有效缩小产品尺寸。比如导入USB PD快充参考设计，使目前常见的45W适配器设计，可以采用30W或更小的外形设计。 今年以来，一些企业纷纷对外展示他们快充上应用到的氮化镓技术。 在2019春季环球资源移动电子展上，KunX坤兴发布了45W新款快充，内置了第三代半导体GaN氮化镓功率器件，采用USB-C口输出，支持USB PD快充。从体积上看，与45W充电器对比，可见采用GaN新型功率器件后，开关频率提升，变压器缩小，整机体积带了大幅减小。据现场KunX坤兴工作人员透露，本月底将会小批量试产这款GaN充电器，大规模出货还需要等待一段时间。 ANKER安克现场也展示了旗下的30W GaN充电器，这款充电器目前已经在全球多个国家上市。UIBI柚比联合Royer仁越也带来了两款氮化镓充电器，功率分别是30W和45W。UIBI柚比工作人员透露，两款新品在今年5月正式登陆国内市场，届时将会丰富氮化镓充电器品类。 拓米士、泰克威、慧多科技等企业也在 GaN充电器上取得了突破。氮化镓加持后的快充市场，加速推动轻薄化、小型化的充电器普及，成为了电源领域新的机会增长点。 不过，胡晓光认为，很多这方面的企业仅仅只是展现其有这方面的技术能力。但实际上，目前很多适配器企业出于技术、成本等方面的考量，仍未实现大规模量产。其最大的缺点就是价格太过于昂贵了。据庄彪了解，“采用该技术后，生产的产品比现有产品成本贵了十倍以上。坚决以小体积为要求的，可以考虑，但成本上目前仍难衡量得来”。 陈金源更是直言GaN成本太高了，现阶段并不会打算采用。 “移动电源+快充模式”渐趋普及 消费者对于快速充电的需求不仅体现在充电头上，对于移动电源的充电速度同样表现出了渴望，陈金源反应这一技术实则早就见诸于市场。在目前看来，随着快充技术的普及，在快充市场颇具影响力的企业的推动下，“移动电源+快充模式”的充电方式也将渐趋得到普及。 胡主管表示，这种充电模式目前已经很普遍了，很多企业都这做这方面的产品。 图片来源于网络 4月11日，华为在P30系列发布会上推出了40W超级快充移动电源。官方介绍，华为40W超级快充移动电源采用双向40W超级快充技术，4020mAh×3大容量电芯续航能力超强，使用40W SuperCharge充电器仅用2.3小时即可充满移动电源，30分钟可为华为P30 Pro充电70%，可大幅缩短自充时间。 它支持手机、笔记本电脑、游戏设备等等，可为MateBook X提供最大40W充电功率，为Switch提供最大39W充电功率。该款产品采用全集成升降压控制器，集成PD和快充协议，外围只需要搭配开关管和电感元件即可组成完整的PD移动电源。 此外，也有一些既可做充电头，又能做移动电源的快充方式。 4月3日，苹果官方商城上架了ANKER PowerCore Fusion PD超级充，据官方宣传资料介绍，该款产品支持USB PD快充，集成了充电器和移动电源两大功能。值得一提的是，其内部也采用了GaN功率IC，内置Navitas纳微半导体的NV6115和NV6117氮化镓芯片，高度集成的驱动电路和单晶片的设计使得氮化镓芯片的开关频率大幅度提高，最终实现产品的小型化和高效率。 图片源自充电头网 该产品融入ANKER自家的POWER IQ充电技术，对非PD快充的iPhone、iPad等设备也能以较快速度充电。在移动电源模式下，5000mAh的容量也可为大部分手机续命一次。 各家快充功率层层拔高 随着手机快充兼容性逐渐向好，氮化镓等新技术的推广，使得不仅手机厂商在快充推广应用更加坚定，一些适配器企业、移动电源企业都加入快充阵营，不仅仅在手机快充崭露头角，在其他消费类电子也推广使用快充技术。 华为快充目前分别有55W、40W、22.5W、18W共4个档次。 55W快充目前仅见于华为Mate X上，华为Mate X是5G折叠屏手机，搭载4500mAh大电池，55W超级快充， 30分钟即可充电85%。 40W快充则是当下华为顶级旗舰使用的快充功率，2018年的华为Mate 20系列、Magic 2，以及今年发布的华为P30系列中，都是是支持40W快充。 22.5W快充、18W快充是华为中高端手机普遍搭载的快充功率，目前市面上有多款该功率段的华为手机在售。可见当下华为生产的手机几乎全是适配快充。 华为高管李小龙此前表示过，华为mate30系列已经在测试当中，预计会在今年下半年发布，这也意味着该机的外形、配置已基本定型。据外媒Gsmarena报道，华为Mate 30 系列将支持新一代华为55W超级快充，实现更快的充电速度。 而当前已经量产的有线充电功率最高的则是OPPO研发的SuperVOOC超级闪充技术，其最高功率接近50W。OPPO Find X超级闪充版、OPPO Find X兰博基尼版、OPPO R17 Pro等机型均采用的是这一技术。 vivo近期推出的 IQOO手机最大的特色是抓住了消费者的需求，即大电池+超级快充。4000mAH的大电池，正好击中了小米9只有3300mAH电池的痛点。而超级快充速度达到了44W。 显然小米并不止于小米9的27W功率快充，上个月小米便成功研发并展示了其功率高达100W的Super Charge Turbo超级快充技术。经小米实测，在100W Super Charge Turbo超级快充技术加持下，17分钟即可充满一台4000mAh电池手机(开机状态)。 4月16日晚间，有米粉在小米联合创始人、小米总裁林斌微博下回答网友留言时表示，正在努力量产100W快充。 如果小米100W Super Charge Turbo超级快充技术能实现量产，那无疑是手机行业快充的一次大跨越。 磁件设计变小增多 从市场布局上看，显然快充已向全国、乃至全球蔓延扩散。廖秋荣说，目前仍在使用低端手机充电器的市场主要为非洲、印度等地区。 由于快充内部设计采用了大量电容、电感、变压器等被动元件，使得这类企业十分关注该市场的发展。江苏辰阳电子有限公司经理高明慧反应，快充市场发展势头不错。他们主要向客户提供电感器、电子变压器，高明慧表示，他们后续将持续密切关注着下游市场的需求，并适当做出生产调整。 以前文提到的华为40W超级快充移动电源，和苹果官网上架的第三方超极充为例，从业内人士对其拆解观察可知，快充充电器内置了大量被动元器件。 透过拆解图，我们也可以清晰的看到，华为这款移动电源对于电感器等元器件的设计也格外的用心。打开移动电源外壳，移动电源内部大概1/3的空间是电路板，剩下的2/3是电池。电路板中间有一个十分显眼的大电感，另有其他小电感。电感线圈两个焊盘中间NTC2，用来监控电路板上功率元件温升，当温度过高时采取保护措施，避免温度过高。 而苹果官方商城上架的ANKER PowerCore Fusion PD超级充，其内部被各种元器件塞得满满的，ANKER PowerCore Fusion PD超级充在磁性元器件的使用上“分量”特别足。通过观察可见，该快充内部安插了5个电感器、外加一个电子变压器。 从手机快充迭代的趋势看，充电器基本呈现高功率、小巧型方向发展，所以对其内部磁性器件在性能、体积、数量等各方面也悄然发生改变。 廖秋荣反应，快充企业对元器件的要求显得比较苛刻，一些参数都需要做到几近极限。庄彪也告诉记者，行业内以前手工生产的共模电感很多，现在很多都要求必须是机械化生产，其主要优点是稳定性高，包括其电感量、均匀度、散热情况都较好。此外，体积也可以相应的做小一点。 在小型化发展上，除昂贵的氮化镓技术加持，平板变压器也是当下手机快充追求小巧型的选择之一。陈金源认为，快充产品对他们磁性器件产品要求的改变主要体现在精密度上。 图片源自充电头网 近日，在东莞举行的“磁性元器件高性能材料应用技术论坛”上，顺络高级工程师聂敏、可立克副总经理总工程师周正国、云路研发总监郑庆杰、铭普研发总监徐月朗、阿诺德产品经理束愿等也都谈及目前的元器件发展趋势，他们表示将联手推动平板变压器的价格走低，快充的产业前景将愈加向好。 庄彪说，以华为40W充电器采用的平板变压器来说，他采用多层板的设计方式，其成本相应也提高了很多，一些对成本有苛刻要求的企业就不是很接受这种型号。廖秋荣也表示，平板变压器有效减小了整个快充产品的体积，但相应的成本也提高了。 针对平板比常规的变压器话几近贵一倍的价格的情况，廖秋荣建议，目前一些功率较小的快充，仍可采用传统变压器，而一些功率较高的快充，如40W以上的产品，可考虑使用平板变压器，这也是目前适配器电源的一个发展方向，许多磁件企业也在往这方面靠。对此，他们今年将会着手研发攻克平板变压器一些技术难关。庄彪也透露，他们今年将从18W、60W、到80W等不同功率段，持续做针对性的研发。 随着快充功率渐趋加大，对电感的使用数量也随之增多。胡晓光认为，18W的快充可能不需要增加共模电感，但超过30W后，基本都需要添置共模电感，而当下手机快充正大量往30W以上的方向在走。 本文出自大比特商务网(www.big-bit.com)，转载请注明来源。 |