66W真的比60W充电更快吗？基于Charge pump Charger的快充方案分析

智能手机发展至今，充电功率和电池续航一直是人们最为关注的问题之一。

从早期的5V/1A和5V/2A的低瓦数快充，到后来的高压大电流和低压小电流两极分化，不同手机厂商都制定了自己的充电协议，如OPPO的VOOC、vivo的Flash Charge、华为的SCP/FCP、小米的Mi Charge Turbo。

USB-IF组织和电信终端产业协会也开始出面推动各种充电协议的标准统一，避免不同厂商的充电器和手机的不兼容。

近年来动态调整PPS（可编程电源）大为流行，30W以上快充纷纷采用Charger pump Charger做辅充，极大提高了充电效率。

快充充电电路从Type C充电口开始，VBUS充电路径依次经过过压保护器件（OVP芯片或MOS），主充芯片（开关Charger）并联辅充芯片（电荷泵Charger），然后到电池。

电池满电状态下，放电电压为4.2V，放完电时电池电压会降到2.5V左右。因此可以简单利用电池电压来粗略估算电池电量。

下面先介绍下快充的充电原理。

传统充电过程分为三个阶段：涓流充电、恒流充电、恒压充电。

如今的快充时代则把上面的三个阶段进行了细分。我们以TI的快充charger方案BQ25970和BQ25890为例。过程如下：

T0-T1

充电器接到手机的USB-C端口，主芯片检测电池电压，以此电压为基准来设置线缆给USB-C的充电电压，当电池电压低于3V时，主charger以VSYS_MIN/0.15A给电池涓流充电（主charger这个最低充电的电压VSYS_MIN是可以通过I2C进行修改的，范围是3V-3.7V）。

这段时间持续几秒钟。

T1-T2

当电池电压达到3V时进入恒流充电。考虑到端口到电池的线损和导通损耗，一般以VSYS_MIN+0.15V进行充电，。此时的端口供电电流可以达到2-3A，以芯片设定为准。到这个阶段一直是主charger在工作，直到电池电压上升到VSYS_MIN值（一般设置为3.5V，相当于手机电量达到5%），电池唤醒可以进行大功率充电了，这时进入恒流快充。

这段时间持续约1分钟，电池电量达到5%。

T2-T3

当VBAT>VSYS_MIN后，进入恒流快充模式，充电电压设置为VBAT+0.05V（电池的内阻一般mΩ级别，0.05V即可提供大电流）。主charger关断，打开2:1 charger pump charger，将VBUS充电电压减半，电流翻倍进行充电，此时充电电流为全过程最大。因为电池电压固定，电流才是决定电池充电快慢的主要因素，此时的充电功率达到巅峰。

这段时间大概持续5分钟，电池电量达到20%。

T3-T4

当系统检测电池电压达到4.2V时，进入恒压充电模式。为防止电池未真正充满，系统控制charger逐步降低充电电流，直到检测一段时间内电压维持在4.2V附近，此时电压不会在电流减小时下降，电流逐渐降低到快充低预警阈值IBAT_UCP_ALM后，关断charger pump charger，打开主charger。

此时电量已冲到80%左右。这段时间持续约20-30分钟，利用60W-120W的超级快充，可以把这段时间缩短1/3~2/3。

T4-T5

此时电池电压VBAT稳定在4.2V，主charger以4.25V 2A充电，检测电池电压，逐渐降低电流，直到电流降低到125mA时，完成恒压充电。

这段时间持续约20分钟。

至此充电完成。

现在主流快充主要集中在33W、44W、55W、66W四档，充电电压基本都在10V或11V，充电电流则为3A、4A、5A、6A四个挡位。为了补偿充电接口及线缆的压降，更多厂商选择11V的充电电压。但是真正传输到电池的电压最大只有4.25V，充电口也只有9V左右，因此11V和10V充电电压对实际充电影响不大，过流能力才是起决定作用的。

当效率100%没有线路损耗时，11V6A和10V6A对电池来说，充电功率是一样的。但实际器件和线路损耗使得二者电流都达不到12A，66W的充电电流比60W是要大个几十mA的，所以66W的充电功率要稍大于60W。但67W和65W/66W在实际充电过程中的区别就不那么明显了。不过在宣传时67W就是比65W/66W看起来高级，这也成为手机厂商压过对手一头的卖点。

80W~150W的有线快充普遍开始采用20V电压输入，4：1电荷泵转换，将充电电流加到4倍，的确缩短了充电时间。但是在整个充电过程中，开启电荷泵的时间一般不超过30分钟，满载充电的时间更是不到5分钟，3%的效率损失会直接转化为热，100W的快充直接产生3W的热，造成手机严重发烫，影响锂电池使用寿命。从60W提升到120W，大瓦数快充时间缩短约10分钟，在整个充电周期内提升比例约25%。

在半个多小时的充电周期内，十分钟的充电时间缩短和手机发热锂电池寿命缩短相比，值不值得，大家可以自行判断。

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