Nhiều người có một câu hỏi như vậy trong đầu, tại sao thông số phần cứng của điện thoại thông minh ngày nay tiếp tục tăng vọt, nhưng công nghệ thời lượng pin được quan tâm nhất lại không theo kịp? Các nhà sản xuất điện thoại di động rõ ràng không còn lối thoát khi theo đuổi thiết kế sản phẩm mỏng nhẹ. Tuy nhiên, trong khi liên tục tối ưu hóa thiết kế bên trong sản phẩm và mức tiêu thụ điện năng của hệ thống, người tiêu dùng không thể chấp nhận thực tế rằng các sản phẩm mới chỉ duy trì hiệu suất thời lượng pin như các sản phẩm cũ. Mặc dù không thể giải quyết nút thắt cổ chai mà công nghệ pin gặp phải trong thời gian ngắn, nhưng những công nghệ sạc nhanh và sạc nhanh đang dần trở nên phổ biến cho chúng ta thấy rằng một tia lửa duy nhất có thể gây ra đám cháy đồng cỏ.

Nguyên tắc sạc của pin lithium ion điện thoại di động

Ở giai đoạn này, điện thoại thông minh thường sử dụng pin lithium-ion. Pin Lithium-ion lần đầu tiên được sản xuất vào những năm 1970. Sau 20 năm tích lũy công nghệ, Sony đã đi đầu trong việc thương mại hóa công nghệ này. Khi các công nghệ pin công nghệ cao khác vẫn đang ở giai đoạn ý tưởng, vị trí của pin lithium-ion trong các dòng sản phẩm khác nhau có thể nói là chiếm ưu thế.

Chúng ta thường sạc điện thoại di động hàng ngày, nhưng ít người nghiên cứu cách sạc pin lithium-ion. Khoa học đơn giản, quá trình sạc của pin lithium-ion sẽ được chia thành bốn giai đoạn: sạc trước điện áp thấp, sạc dòng điện không đổi, sạc điện áp không đổi và kết thúc sạc.

Phương pháp sạc của pin lithium-ion là giới hạn điện áp và dòng điện không đổi. Toàn bộ quá trình được điều khiển bởi chip IC. Đầu tiên, nó kiểm tra tình trạng điện áp của pin sạc điện thoại di động. Nếu điện áp thấp hơn 3V, nó sẽ sạc trước. Tại thời điểm này, dòng sạc là dòng đã đặt. 1/10 trong số đó. Khi điện áp được nâng lên 3V, nó sẽ bước vào quá trình sạc tiêu chuẩn. Tại thời điểm này, quá trình sạc dòng điện không đổi sẽ được thực hiện ở dòng điện đã đặt và khi điện áp pin tăng lên 4,2V, nó sẽ được chuyển thành sạc điện áp không đổi trong khi vẫn duy trì điện áp sạc trên cơ sở 4,2V. Tại thời điểm này, dòng sạc sẽ giảm dần cho đến khi Dòng sạc kết thúc khi nó giảm xuống còn 1/10 so với dòng sạc đã đặt. Quá trình sạc pin lithium-ion thông thường mất hơn 2 giờ.

Chúng ta cũng có thể ước tính lượng pin còn lại bằng cách đo điện áp: 4,2V-100%; 3,95V-75%; 3,85V-50%; 3,73V-25%; 3,5V-5%; 2,75V-0%.

Sạc nhanh: không thể tách rời khỏi "P=UI"

Vậy còn sạc nhanh thì sao? Mọi người đều biết công thức cơ bản P (công suất) = U (điện áp) I (dòng điện). Trong trường hợp đảm bảo điện áp sạc cao hơn điện áp ắc quy, sạc nhanh là cho phép bộ sạc điều chỉnh điện áp đầu vào và dòng điện đầu ra theo thời gian thực theo các thông số động như điện áp ắc quy, công suất và thậm chí cả nhiệt độ trong quá trình sạc. quá trình. Cụ thể, có ba phương pháp. .


1. Tăng điện áp và dòng điện không đổi: Bằng cách này, rất nhiều nhiệt sẽ được tạo ra và mức tiêu thụ điện năng sẽ tăng lên, điều này sẽ làm hỏng pin và điện thoại di động;

2. Hiệu điện thế không đổi, cường độ dòng điện tăng: mạch song song mắc song song, áp suất trên mỗi mạch giảm;

3. Tăng điện áp và tăng dòng điện: Mặc dù đây là cách nhanh nhất để tăng công suất và tăng tốc độ sạc, nhưng nó cũng giống như điểm đầu tiên. Đồng thời, điện áp và dòng điện tăng lên sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn, do đó làm tăng pin và chính thiết bị.

Sau vài năm tích lũy công nghệ, đã có một số trường hợp sạc nhanh tiêu biểu trên thị trường.

Sạc nhanh Qualcomm

Công nghệ Qualcomm QuickCharge1.0 được công bố vào năm 2012 hỗ trợ công suất sạc tối đa là 10W, nghĩa là dòng điện có thể đạt 2A ở điện áp sạc là 5V. Công nghệ QuickCharge 2.0 được công bố vào năm 2013 đã tăng công suất sạc lên 36W trên nền 1.0, rút ​​ngắn thời gian sạc.

QuickCharge2.0 được chia thành hai tiêu chuẩn A-level và B-level, A-level phù hợp với điện thoại di động, máy tính bảng và các thiết bị điện tử khác. Theo dữ liệu chính thức của Qualcomm, dòng sạc tối đa của chuẩn QuickCharge2.0A là 3A. Nếu công suất sạc là 15W trong trường hợp 5V, tốc độ sạc sẽ nhanh hơn QuickCharge1.0 10W.

Lấy một ví dụ để bạn hiểu rõ hơn, với việc sử dụng bộ sạc 9V/1.67A, hiệu suất sạc của thiết bị sẽ tăng lên 75%. Ví dụ, nếu bạn sạc viên pin có dung lượng 3300mAh trong nửa giờ, QuickCharge2.0 có thể được sạc lên 60% sau 30 phút, trong khi cách sạc truyền thống chỉ là 12%. Ngoài ra, QuickCharge2.0 còn hỗ trợ ba mức điện áp: 5V, 9V và 12V. Bộ sạc điện áp cao có thể được điều chỉnh cho nhiều thiết bị hơn để tránh mất điện áp và đảm bảo hiệu quả sạc.

Về kiểu máy tương thích, QuickCharge1.0 chỉ hỗ trợ các kiểu máy tương ứng với bộ xử lý Snapdragon 600, nhưng khi chuyển sang QuickCharge 2.0, nó có thể hỗ trợ Snapdragon 200, 400, 410, 615, 800, 801, 805, 810, v.v. các mẫu bộ xử lý, nhiều điện thoại thông minh hiện có hỗ trợ QuickCharge2.0, bao gồm MotoX (thế hệ thứ hai), Nexus6, LGGFlex2, Samsung GalaxyNote4, NoteEdge, Sony XperiaZ3, Z3Compact, HTCOneM8, M9, v.v., và cũng bao gồm một số mẫu không phải Snapdragon bộ xử lý, chẳng hạn như các kiểu máy hàng đầu Samsung S6 và S6edge, thực sự hỗ trợ QuickCharge2.0.

Cũng cần lưu ý rằng QuickCharge2.0 yêu cầu bộ sạc có công suất đầu ra cao hơn. Nếu bạn sử dụng những cục sạc cũ đó thì nó vẫn chỉ duy trì được mức sạc thông thường.

Mediatek PumpExpress

Ngoài QuickCharge2.0, nền tảng MediaTek cũng lần lượt ra mắt công nghệ sạc nhanh PumpExpress và PumpExpressPlus vào tháng 2 năm ngoái và tháng 5 năm nay. Quan chức này tuyên bố rằng tốc độ sạc có thể tăng thêm 45% và phải được sử dụng với các bộ sạc cụ thể.

Hai thông số kỹ thuật sạc nhanh

1. PumpExpress cung cấp bộ sạc DC nhanh với công suất đầu ra nhỏ hơn 10W (5V), điện áp đầu ra được kiểm soát: 5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V, công suất đầu ra chính: 5V/ 1A&5V/1.5A;

2. Công suất đầu ra do PumpExpressPlus cung cấp cho bộ sạc lớn hơn 15W. Điểm khác biệt là điện áp đầu ra được điều khiển có 3 mức mới 12V, 9V và 7V là 12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V /4.2V/4.0V/3.8V/3.6V;

Nguyên lý của công nghệ PumpExpress chủ yếu được tích hợp trong mạch tích hợp quản lý nguồn PMIC, cho phép bộ sạc xác định điện áp ban đầu cần thiết để sạc theo dòng điện. Tại thời điểm này, PMIC sẽ gửi lệnh xung dòng tới bộ sạc thông qua USB Vbus (điện áp USB) và bộ sạc tuân theo lệnh Điều chỉnh điện áp đầu ra để đạt được dòng sạc tối đa khi điện áp cuối cùng được tăng lên 5V.

Khi sạc với dòng điện không đổi, dòng điện gửi đến pin tiếp tục giảm. Theo hình trên, có thể thấy rằng điện áp và dòng điện trên máy biến áp ngược bao gồm Nsec thành Naux thay đổi và dòng điện đầu ra Naux được gửi đến chân Vsense. Mạch Vsense tính toán sự thay đổi dòng điện, sau đó tăng điện áp của máy biến áp Npri, do đó điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp Nsec cũng tăng lên. Theo công thức P=UI, sản lượng điện cho IC sạc điện thoại di động được tăng lên; nó được đảm bảo rằng khi điện áp pin gần 4,2V, nó sẽ tiếp tục thực hiện từ P=UI (5V × dòng điện rất nhỏ) đến P=UI (lớn hơn 5V) Việc điều chỉnh điện áp × dòng điện rất nhỏ) được thực hiện mục đích sạc pin nhanh.

Về mặt sản phẩm, nền tảng MT6630 lần đầu tiên sử dụng công nghệ PumpExpress. PumpExpressPlus sau này chủ yếu được sử dụng trong các nền tảng mới như MT6575 và MT6732. Ví dụ: công nghệ mCharge quen thuộc của Meizu MX5 dựa trên PumpExpressPlus, cũng như các điện thoại di động khác sử dụng giải pháp MTK.

Công nghệ sạc flash VOOC

Công nghệ QuickCharge2.0 và PumpExpress có một điểm chung. Họ phải đạt được tốc độ sạc nhanh bằng cách tăng điện áp sạc của điện thoại di động. Tuy nhiên, ý tưởng sạc nhanh của OPPO rõ ràng là cấp tiến hơn, sử dụng phương pháp điện áp thấp và tăng dòng điện, chẳng hạn như thiết bị Find7. Là chế độ sạc điện áp 5V + dòng điện 5A, sạc được 75% điện năng trong 30 phút.

Hai thiết kế phần cứng khác nhau trong hệ thống sạc nhanh VOOC là giao diện microUSB 7 chân và 8 pin tiếp xúc kim loại. Nói chung, giao diện microUSB thông thường có 5 chân, trong khi pin điện thoại di động có 4 đến 5 tiếp điểm, nhưng OPPOFind7 có 7 chân và 8 tiếp điểm. Các chân và tiếp điểm phụ có thể tạo thành một khối tương tự Kênh nối tiếp của pin để tăng tốc độ sạc.

Do công nghệ sạc nhanh VOOC không phải là công nghệ dựa trên nền tảng nên hiện tại nó chỉ hỗ trợ các sản phẩm của OPPO, chẳng hạn như OPPOFind7, N3 và R7 và phải được sử dụng với bộ sạc sạc nhanh, vốn có nhiều hạn chế hơn.

Công nghệ pin tương lai là gì?

So với hai năm trước, công nghệ sạc nhanh hiện đã trưởng thành hơn. Khi công nghệ pin mới gặp phải tình trạng nghẽn cổ chai, có thể nói công nghệ sạc nhanh sẽ giải quyết được nhu cầu cấp thiết đó. Đặc biệt là khi bạn vắng nhà hoặc khi bạn không thể sạc trong thời gian dài khi xử lý trường hợp khẩn cấp, công nghệ sạc nhanh có thể giúp bạn có thêm thời gian. Do đó, không khó để dự đoán rằng công nghệ sạc nhanh có thể trở thành cấu hình tiêu chuẩn của mọi điện thoại di động trong tương lai.

Tất nhiên, cuối cùng, chúng ta vẫn mong chờ những đột phá mới trong chính công nghệ pin. Mặc dù nhiều công nghệ hiện đang ở giai đoạn ý tưởng, nhưng có một số phỏng đoán đáng tin cậy hơn đáng được quan tâm.

Một giả thuyết cho rằng pin lithium-ion sẽ được thay thế bằng pin lithium-sulfur. Bởi vì pin lithium-ion truyền thống sẽ lắng đọng kim loại lithium sau một thời gian sử dụng, điều này sẽ khiến dung lượng pin bị giãn và phát nổ. Đây là một lý do quan trọng tại sao pin lithium-ion không thể được sử dụng trong một thời gian dài.

Trong quá trình nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng việc sử dụng lưu huỳnh lithium thay vì polymer lithium truyền thống không chỉ có thể đạt được khả năng sạc cao hơn mà còn giảm sự xuất hiện của cặn kim loại lithium để tăng cường độ ổn định. Trên thực tế, thiết kế là thêm một lớp silica (thủy tinh) mỏng vào sulfua để giúp tách lưu huỳnh ra khỏi chất điện phân và di chuyển giữa các điện cực dễ dàng hơn.

Một phương pháp khả thi khác là công nghệ mới của cực dương kim loại lithium. Bản chất của phương pháp này là nén khối lượng pin lithium-ion để đảm bảo rằng điện thoại thông minh nhẹ và mỏng, đồng thời thu được nhiều năng lượng hơn bằng cách giảm khối lượng pin và số lượng pin mới.