深圳工业展暨第23届深圳机械展
2022.3.30-4.2 深圳国际会展中心(宝安新馆)

小米MIX5或将搭载200W有线快充,快充数据线剖析.....

2021-09-15 18:07:57 | 590 | 来自: ITES深圳工业展
连接器工业零件快充技术

【导语】 小米在目前已经广泛提供67W有线+无线快充技术,顶配机型更是支持了120W有线快充。不过小米方面认为目前的快充还不够快,于是小米MIX5或将搭载200W有线快充......

快充技术是手机续航的重要补充,它能够快速的回复电池电量,使手机继续正常的使用状态,是被消费者非常重视的手机规格之一。小米在目前已经广泛提供67W有线+无线快充技术,顶配机型更是支持了120W有线快充。不过小米方面认为目前的快充还不够快,于是小米MIX5或将搭载200W有线快充,这项新技术的加入可以让手机充电速度进一步加快,让充电时间的感知急速缩小。据小米方面的实际演示来看,200W有线快充的充电速度极快,仅耗时44秒即可充电10%,3分钟时间就能充到50%,充到100%电量更是仅耗时8分钟,而这个时间是很多其他手机充电的零头。而根据充电全程的功率显示,小米的该项技术在整个充电过程中的功率几乎都在100W以上,在充电速度上是当下手机的绝对领先者。

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100W快充时代来临,你准备好了吗?之前才说了100W快充时代来临,现在小米直接干到200W有线快充,更新速度实在太快,今天我们聊下我们的快充数据线,即便是使用快充手机和快充充电头,如果用的是非快充的数据线那也是没有快充效果的,数据线的芯线材质和数量会影响数据线通过的最大电流,进而影响充电功率,其实快充= 手机支持快充+充电器支持快充+数据线支持快充 (注:三者需支持一致的快充协议);这个过程是这样的,当手机和充电器通过数据线连接上后,充电器上的快充协议芯片会和手机上的充电管理芯片进行通信,如果通信中,找到了相同的快充协议,充电器就开始对手机进行充电了。所以首先手机和充电器要能匹配到相同的快充协议,如果不能匹配成功,就只能进行普通的充电,今天我们就一起聊聊数据线对充电速度的影响,怎么样的情况可以让数据线在快充时候起作用。

提到充电速度,我们首先会想到去看充电器上的充电功率。没错,充电功率是决定充电速度的关键。但是从充电器到手机之间还有一根数据线,数据线的存在是否会影响功率输出呢?答案是会的。前面说了,数据线内部是导线,导线都是有电阻的,有电阻,就会造成功率的损耗。这种损耗主要会体现在电压上,所以我们称之为数据线的 “压降”。举个例子,一个 5V/4A 的充电器,功率是 20W,如果用一根压降为 0.3V 的数据线连接它给手机充电,那么输出到手机的电压就会是 4.7V,功率就变成了 18.8W。数据线的内部导线材质、导线横截面是影响充电速度的最重要因素,但其实还有其他因素,而且这些因素从理论上都可以解释,我们要先列出三个公式:

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从上面的调整线缆压降的结果可以看出,要向让手机充电时输入功率接近充电器的额定功率,就得尽可能减少数据线的压降,减少这种损耗。数据线的压降本质上是一种电压(压降是什么引起的?线阻对压降的大小起决定性作用),因此可用公式 2 来表示,在公式 2 中,电流不变,所以和电阻直接相关。而根据公式 3 电阻的表达,数据线的电阻和电阻率呈正比,和导线长度呈正比,和截面积呈反比。这一个公式,准确表达了数据线对充电速度影响的因素:材质(电阻率)、 长度、粗细(横截面)。


材质和粗细上面我们讲过,那么长度呢?

理论上来说,数据线长度太长,电阻会增加,进而拉慢充电速度。不过考虑到日常大家使用 2 米甚至 3 米的数据线给手机充电的概率较小,长度的影响可能较小。即便是长达 3 米的数据线,一些比较知名的第三方品牌也可以通过采用更粗的导线来抵消电阻。

因此长度对数据线充电能力的影响,体现在日常生活中并不大,只是大家要记住,如果要购买超长的数据线,一定要选择相对知名的品牌,不要选择杂牌廉价的超长数据线,否则真的可能会导致手机充电异常缓慢,甚至充不进电。

此外,上面 3 个公式也能解释为什么市面上的快充方案大部分用的都是 “高电压低电流”的方案,而不是 “低压高电流”。

例如我们要实现 45W 快充,如果采用 5V/9A 低压高电流方案,假设数据线的电阻为 0.125Ω,压降就高达 1.125V。而如果采用 9V/5A 高电压低电流的方案,压降则只有 0.625V。

当然,市面上也有采用 “低压高电流”的快充方案的,例如 OPPO 的 VOOC 闪充,VOOC 闪充的标配数据线也是经过特别处理定制的,如果使用普通数据线来搭配 VOOC 闪充,就无法发挥快充的威力了。

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如果把手机充电的行为简单比喻为人吃饭的话。电源如同米饭,其好坏决定了你最多能吃到多少饭。充电接头就好比人的嘴,其功率限定了你“吃饭”的最大速度。手机本身的快充效率就如同你的胃,决定了你的吸收速度上限(即手机被充电时的最大储电速度数据线相当于连接嘴和胃的肠道,起连接作用手机最终实际的充电速度,就如同你吃饭后吸收的速度。先是电源和接头限定了你能吃多快,其次才是数据线的传输效率决定你吃的饭运输到胃部的效率,最后才是手机本身能消化吸收多快!从现有设计上来看,其实目前的数据线大部分都可以满足快充的需求,但是如果数据线的材纸和生产工艺还是对数据线有一定的影响,主要影响的是电流的损耗,要求苛刻的客户可以看下面的这些影响的因素!其实普通用户基本可以无视!

影响充电速度的是线芯的材料和横截面,对应是通过电阻率和横截面来影响导电率,目前数据线线芯的导体材质主要有镀锡铜、漆包线、裸铜、镀银铜、铁芯镀铜、铁芯镀锌和铁芯等等。就导电性而言,大家可以参考金属导电率的排名, >铜 >铝 >铁 >锌 >锡

而综合导电性、使用寿命等条件来看,一般较好的数据线会采用镀锡铜、裸铜,其中镀锡铜更为普遍,导电性能略不及裸铜,但更耐用抗外部环境氧化能力比较强,更高端一些的数据线可能会采用镀银铜。

较为普通的数据线通常会采用漆包线、铜箔丝等。

再差一些的数据线,就可能会采用铁芯渡铜、铁芯镀锌、铁芯、钢包钢、钢包钢、铜包铜、钢包铁等。

通常我们在网上购买数据线时,在产品介绍页面商家都会列出数据线内芯的材质,大家购买时可以留意一下。至于横截面,通常来讲,导线的横截面越大,数据线的导电率就越高。那么横截面怎么看呢?在数据线的技术参数中,有一个叫 AWG的 参数,这个参数可体现导线横截面的大小。

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AWG 全称为 American Wire Gauge,是一种美国线规,也是当前最普遍采用的工业标准。通常 AWG 前有一个数字,为线材编号,用以表示导线的直径(以英寸为单位),例如 24AWG、26AWG。AWG 是啥意思呢?通俗的理解就是对应上面这块圆板上的孔径和编号,编号越大,孔径越小,例如一根导线最高能穿过编号为 26 的这个孔径,说明这个导线就是 26AWG。换句话说,AWG 前面的数字越大,说明数据线内部导线越细,对应的导电能力就越差;数字越小,导线越粗,导电能力就越好。

目前并不是所有数据线厂家都会在包装上注明数据线的 AWG ,所以选择数据线时应该选用芯线是纯铜芯材质和AWG数大的,一般快充数据线的设计为5C线材,采用编织结构来保护内部的线芯,其中一般红色代表设计为电流正极,保证电流的传输,目前业界最粗的数据线有用到19AWG导体的,再超过这个AWG数就很难焊接,焊盘容易脱落,白色和绿色为正负数据线,保证数据DATE传输,蓝色的设计为CC接口,负责PD快充的支持,当然为了体现和普通数据线的差别,经常会有地线设计和为增加使用寿命的凯夫拉丝的应用,具体还是看客户给到的价格区间;随着USB PD快充正在成为智能手机、笔记本电脑、Pad、相机、游戏机、无人机等几乎所有移动设备的快充方案,成为真正意义的‘万能充电器’,支持快充的连接器和快充数据线,都将有更多需求。