手机充电器把电压提升到9v2A,然后手机IC把电压改为4.2v,为什么最终到电池的是4.2v2A电流?充电速度为什么这么快呢?提升到9v有意义呢?

 作者:UPS电源    |      2023-08-02 16:21    |    标签: 手机 然后 电压 充电器 改为 升到 9v2a

  

手机充电器把电压提升到9v2A,然后手机IC把电压改为4.2v电压,为什么最终到手机电池的是4.2v2A电流?充电速度为什么这么快呢?提升到9v有什么意义呢?

  

手机充电器把电压提升到9v2A,然后手机IC把电压改为4.2v电压,为什么最终到手机电池的是4.2v2A电流?充电速度为什么这么快呢?提升到9v有什么意义呢?

  手机充电器把电压提升到9V2A,然后手机lC把电压改为4.2V2A电流?充电速度为什么这么快呢?提升到9V有什么意义呢?

  1??不管是什么形式的充电,首先具备良好线路导通,先讲究充电线径,充电头的触点,这都是外部条件,再大的充电器输出因线径不良就谈不上提升充电效率、以下的内容就不再谈线径的问题了。

  2??目前市面有好多种的充电器,从5V0.3A的、5V1A的、5V4A的、4.2V5A的、9V2A的、12V1.5A的等等?

  只要你把各自的电压乘以电流就得到了这些数字的功率,你可以从以上数据中发现电压在不断提高而电流在降低,电流加大的而电压降就低。

  3??初中物理都学过,这提高电压决定电流强度,就象打吊针,提高瓶子药水流得快,可提前把一瓶水吊结束。

  这4.2V电压5A电流,就象长江与大海的水面交汇处,虽然两边的水面积相当宽,但它们没有明显的高低落差,也就不能形成汹涌的水流,所以这4.2V5A的充电器只是对讲究快充的人是个诱惑,因为电池充足了就是4.2V截止,而这没有电压差的充电器再大的电流也不再进电了。

  4??对于9V2A的充电器,当电池为20%电量充电时,这9V2A就进入恒流充电,所谓恒流就是不管你电池多么低电量,充电进入电池的电必须满足2A流量,充电器的构造特点是在第一步确保恒流时,这电压就不能恒压,它会降到电池的饱和值4.2V,如果充电器的输出小,线径不良,插口触点不良都可在充电中发热而影响2A电流进入电池。

  5??我拆解过变压器式的充电器,也拆修很多这些适配充电器,我总结出:凡是输出电压高些的,它的电流就小,虽然9V,只要一接触不同阻抗的负载就降压,象4.2V5A的充电器,你接一个4V的钨丝灯泡,电压电流几乎不变、因为输出电流大就不可能有充电时的电压降。

  我自做过充电器开始确保5V,可充电时电压降不到4.2V,而在4.6V上,这时手机显示了"不在充电"字样,因为电压降小,手机不适配,我又改变了电流,可给低电量电池充电时电压掉到了4V,这电压达不到恒压,电流就不够,这就暴露出达不到恒流恒压涓流三步法充电就不适配。

  6??凡号称高电压快充的充电器,它都不能违背先恒流,后恒压,再涓流的方式,电压高的电流一定要小,如9V就被恒流时压降充电,因为电池的电量的改变,稳压电芯外永远保持着相等或超过4.2V的电压,电池饱和平衡,芯片保护板截止,当逐渐充满电时,电压还逐渐恢复到9V。

  快充的数据标示再大,一定要看手机设计的瓶颈是多大,只想充5分钟用2小时,手机支持才行,否则发热会出问题和电池提前衰老的。

  请你记住了??充电有个致命伤害就是怕高热!

  谢谢你的阅读??!

  不请自来。作为一个具有8年手机硬件开发经验的攻城狮来回答一下这个问题。

  题主所描述的把手机充电提升到9V,其实就是这几年应用广泛的手机快速充电,高通所倡导的QC1.0/2.0/3.0版本是事实标准。14年从手机大厂离职前,也一直在关注这个技术动态,因此,对这个问题理解还算全面。

  答案是电池。随着智能手机屏幕越来越大,性能越来越强劲,功耗也越来越大,手机使用时间越来越短,这就是智能手机需要解决的基本问题。怎么解决呢?由于芯片平台一旦确定,其使用功耗是确定的,为了增加使用时间,只能从手机电池上来解决,采用更大容量的电池。这样手机的使用时间就解决了,但是新的问题来了。

  充电时间太长!!!

  对,这个问题也是要命的,手机使用一天,充电要半天,这显然是不可接受的。比如,在手机大厂就曾经提出,充电10分钟,使用两个小时!!

  好了,目标出现了,怎么解决呢?通常的思路是我们增加充电电流,貌似这样就可以解决问题了,其实不然。

  实验发现,当电流增加到一定程度时,充电电流不能继续增加了?这是什么原因呢。

  我们看上图,充电线路有电阻,有电阻就会有线路损耗,我们用Vdrop来表示。

  Vout代表充电器输出电压,标准电压是5V。

  Vde代表手机充电器插口处电压。

  它们之间的关系是Vout=Vdrop+Vde

  其中Vdrop=2×I×r,其中I是充电电流,r是充电USB线路的电阻。

  手机充电插口处的电压Vde=Vout-Vdrop=Vout-2×I×r,也就是说手机充电插口处的电压是随着充电电流的增大而减小的,当Vde减小到一定程度,达到和电池电压接近或者相等时,实际上是无法再给电池充电的。

  新的问题怎么解决呢?解决方法也有两个。

  充电功率Pcharger代表充电器输出充电功率

  Pdrop代表充电USB线的线损功率

  Pbat代表电池的充电功率,手机内部还有一个充电管理芯片负责整个电池充电过程,通常是一个降压的DCDC,效率我们姑且认为是100%。这样Pbat也就代表了电池的充电功率了。

  Pde=Pcharger-Pdrop,由于采用了升压到9V,线路损耗很小,可以忽略不计。这样就可以简化为Pbat=Pcharger

  Vbat×Ibat=Vcharger×Icharger=9×Icharger,假定题主所说的充电电压是4.2V,那么Ibat一定不等于Icharger,因此题主的理解是错误的。

  题主理解的另外一个错误,充电过程中电池端的充电电压不是恒定值,电池充电有恒流/恒压/涓流充电三个过程。题主所提出的仅仅是恒压过程而已。

  最后,欢迎关注我的免费课程《零成本学习单片机开发》,希望能帮助热爱单片机学习的童鞋。

  目前市面常见的18瓦充电,规格多是9V2A。其实这是一个通用的充电方案——高压快充方案,通过提过输入电压来提高总功率,题主也提到手机电池(锂离子电池)两端的截止电压为4.2V,的确如此,所以在高压快充方案中,电压在进入电池前需要进行降压处理。这就是题主所描述的情况,但是功率是性对恒定的,不考虑耗损,电压降低电流相应会升高,所以说最终到手机电池的是4.2v4A组合!下面我们来详细聊一下常见的充电方案吧:

  高压快充方案就是通过走提高电压的路子,不过锂离子电池两端输入电压大概为4.2V,输入电压在进入电池前必须经过转换。

  有转换当然就有耗损,能量的耗损又会以热量的形式传递出来,这就会造成手机发热严重。在亮屏充电时发热尤为严重,于是就有很多手机亮屏充电只有8-10瓦左右,降低功率来减少发热。因此,目前市面上很少有手机厂商通过单纯提高电压的方法来进一步提高充电速度啦。

  低压直充——电压保持与锂离子两端的电压基本相同(要稍高一些,通常是5V),而加大电流的输出。这里还有另外一个公式(P=I2*R即功率=电流*电流*电阻),这个P一般指的是发热的功率,与电阻成正比,与电流的平方成正比。提高电流带来的发热极为严重,因此低压直充方案对充电器材的要求极为严格,最直观的表现是OPPO的数据线一般要比其他家的粗一些。

  电荷泵并不是一个新名词,在其他行业已经得到了广泛的应用。不过在手机行业还是这两年开始兴起(2023魅族)。电荷泵就是利用电容器为储能元件的直流-直流转换器,可以用来进行电压转换,只不过这个转换效率极高,因此发热也极大的减少。下图是小米(红米)最新的30瓦快充所用的技术。

  能量是守恒的,虽然在转换过程中会有损耗,但是也不出现题主认为的9V降压后,功率直接减半的情况,而是会同比例的增大电流以保证功率平衡。高压快充和低压直充两种方案在过去的几年内得到了广泛的应用,但是无论是电压还是电流都不可能无限制的增大。这时候电荷泵技术就出现了,可以基本无损的进行电压转换,还有最近兴起的双电芯技术,两块电池串联起来进行分压,充电速度得到了极大的提升,比如OPPO的65瓦(10V,6.5A)超级快充,还有小米,OPPO,vivo都宣传过的100瓦+快充都是基于双电芯与电荷泵技术的。

  9V2A是高压低电流模式:

  一:在充电过程中,电压并非恒压充,即不是从头到尾一直是9V充,是动态的,a:即依据电池温度的上限值,自动调节直流输出电压,温度高调低电压,温度低(理想温度是20度右)尽量接近9V电压充电,b:依据你当前电池容量,自动调节输出直流电压,比如你的电量低10%左右时,是小电压小电流充,大于20%时才是尽量全电压全电流充,而这过程是从充电器到手机插口端的变化动态。

  二:9V充电器到手机,手机的电源管理器会把9V二次变压至4,5~5V,但电流,当满全负荷充时,就不是2A那么简单,而是3A左右电流在充。。。到了二次变压为4.5~5V,手机内部动态变化为电流!。

  三:高电压低电流的二次变压会有无功消耗,故一般手机端口会发热,故充时,用户需注意,电池温度过热,会损伤电池,低压高电流方案就不会,(比如:4.5V5A的)但充电器会发热,望注意环境温度!

  四:高压低电流方案,好处,一般数据线可满足,并减少线损,不足是手机端会发热。。。

  五:快充的原理:

  当数据对接握手识别成功后,进入快充模式,并依据温度和电池容量调节直流电压的大小。(数据线有四条线,其中有二条就是数据接口,在电脑刷机,连接电脑操作靠它二条线)

  升压到9V,是为了克服线阻带来的压降导致电流变小功率下降,9V2A可以轻松的保证18W充电功率,而同样的线材,在5V电压下可能电流就会降到1.5A~1.7A,充电时间会变长,所以就有了高压快充。有些厂商利用电荷泵技术推出大功率快充,其中不乏有4.5V5A这类低压快充,优点就是手机端发热量小,亮屏仍然可以保持高充电功率,使得手机充电时间大大减少;但是缺点也很明显:通用性差。这类低压快充必须使用定制的充电头、定制的低内阻粗线材,甚至连充电头上的USB接口都是定制的,除了加宽的正负极簧片以外,还额外多了一个专用物理针脚用于自家快充协议握手,这意味着充电线也必须使用原厂定制的线材方可正常快充,相比那些QC/PD/AFC/FCP/MTK PE……这些高压快充对线材和USB接口的要求非常低,通用性极好。