来源：内容来自 ZAEKE知客，谢谢。
移动应用遍及生活方方面面，我们越来越离不开手机。伴随着性能和功能的暴涨，手机却在慢慢变轻变薄，而且不再支持换电池的设计了，用户对续航的忧虑，从未像现在这么严重……
电池化学技术早在几十年前已经基本成型，容量与电池的重量和体积成正比，面临“要容量就只能变厚变重”的矛盾，历史毫不犹豫地选择了看起来是曲线救国，但实质上是最简单粗暴的解决方案——快充。
在功能机时代，手机的电池容量一般都在1000mAh以下，充电功率停留在3-5W，当年5V 0.5A的输出规格，现在看起来简直就是上古画风。伴随着性能的暴涨，随后安卓智能机的电池容量也增长到了2000mAh，USB协议的制定者USB-IF协会定义了USB Battery Charge 1.2（BC 1.2）充电标准，把充电电流扩大到1.5A。至今很多智能硬件用的，依旧是这个充电标准。
2013年，初代的高通快充QC1.0面世，高通通过引入自己的电源管理集成电路PMIC，让充电输出跃升到5V 2A，而且任何移动设备都可以用这个独立于USB连接器的方案。
因为继续提高电流会对数据线和其他部件带来技术和成本压力，高通QC2.0采用9-12V的高压低方案规避2A电流的红线，大幅提高功率并降低充电损耗，同样只需要高通的电源管理IC即可支持。因为成本低而且兼容性好，QC2.0几乎统一了快充市场，后来的三星AFC、Moto涡轮快充、vivo双引擎闪充等都算是QC2.0的衍生方案。
再往下，联发科的PEP快充面世，用的是和高通类似的高电压方案，根据电流来判断输出，随后的魅族mCharge、金立闪电快充都是联发科PEP快充的衍生产品。而OPPO的VOOC闪充则使用5V 4-5A的超高电流，从充电器、数据线，到电池和接口，全都需要定制，充电速度上去了，但却是兼容性问题最严重的。
因为USB-IF的不作为，芯片和手机厂商都围绕自己的产品和商业利益定义自己的快充，纷争和战火从此点燃。在群雄并起的2015年，高通发布了QC3.0快充，加入了INOV（最佳电压智能协商）算法和200mV的电压梯度调节，大幅提升充电效率并降低发热，提高安全性。随着Type-C接口的换代浪潮袭来，USB协会终于搞出了自己的快充方案USB PD（USB Power Delivery Specification）。
因为各种快充都无法兼容竞争对手的方案，让现在成为快充标准最混乱的时代，手机无法使用其他品牌手机的充电头，甚至自家前后两代产品用的快充技术都不同。当中的很多快充都需要特制的充电头和数据线支持，缺少任意一个都也无法快充。各种兼容性问题，最后还是算在了消费者的头上。狂野生长过后，业界仿佛都在等待着下一代的快充来重整市场。
在mirco-USB统一移动产品充电和数据接口之前，也曾经历类似的野蛮生长过程，而快充领域也已经到了大浪淘沙的临界点上。2016年底，高通最新一代移动计算平台骁龙835发布，除了CPU、GPU、ISP/DSP、基带等大幅度的提升外，高通QC4快充标准也一同发布了。
QC4全称Quick Charge 4，不再依照原来2.0/3.0的命名方式，宣称比前代温度更低（-5℃），速度更快（+20%），效率更高（+30%）。QC4采用5V/4.7A~5.6A和9V/3A规格，同时INOV技术的步进电压精度提升到10mV，进一步提升充电效率并减轻发热，支持Dual Charge++技术，其具体改进点包括：
配套使用的最新电源管理芯片SMB1380和SMB1381，阻抗更低，峰值效率提升至96%，可在厚度不到0.8mm的电池内使用，为轻薄型快充设备提供了完美的支持（当然，现在还没有这么薄的电池量产）。
如无意外，高通QC4快充依旧会是同代最快的快充方案之一，其最高输出高达28W，宣称可以充电5分钟，使用5个小时，可以在15分钟内能为2750mAh电池的手机充50%电量。但在充电速度之外，有太多的东西是普通用户之前完全没有发现的。
对于手机，充电除了速度，充电时的充电效率、发热控制、安全性和电池寿命等都非常重要，并会直接影响使用体验，这些是之前的快充故意忽略或无法兼顾的痛点。
充电效率方面，高通QC4快充采用了高通第三代INOV（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage 最佳电压智能协商）电源管理算法，提供了行业首创的实时散热管理能力。这个智能热平衡管理功能，在既定的散热条件下，自主确定并选择最佳的电力传输水平，从而优化充电效率并控制温度。
充电过程中，电池的电压会随着电量增长而变化，INOV正是通过实时调节输入电压，让原来的恒压输入，变成阶梯式的斜线。理论上梯度越多越密集，越接近最高效率的电压斜线。而QC4的步进电压精度，从QC3.0的200mV一口气提升到10mV，比后来PPS设定的20mV电压阶梯还要精确，其密度和控制精度，直到现在依旧是最高的。
充电功率的上涨必定会对发热控制提出更高要求，为了解决这个问题，高通早在QC2的时代就引入了双路充电（Dual Charge）技术，每一次迭代都会增加一个“+”号，在QC4上双路充电已经进化到Dual Charge++了。
该技术的核心部分，由新的电源管理芯片SMB1380和SMB1381完成。它们具备如电池差分感知等的先进快充特性，最高电流值可以达到6A和5A，它们之间可平分电流，让电流值在最佳效率范围内（3A电流时达到效率峰值，转化率为95%），同时让发热源分散，提高散热效率，从而达到比前代低5℃的效果。
在安全方面，QC4更加“丧心病狂”。其支持面向适配器和移动设备的众多先进安全特性，通过在多个层面和整个充电过程中加入保护措施，以保护电池、手机、充电线缆和适配器。
充电过程中手机、电池和电源适配器的电压、电流和温度都在到检测范围内，有助于防过热和短路。因为采用的是高电流方案，所以QC4引入了对充电线的质量检测功能，需要3A/5A或以上规格的线材。
除了新加入的电池防过充和防过热功能，QC4能在每个充电周期调节电流，配合台阶充电特性，可以有效延长电池使用寿命（需要电源适配器支持）。
恒流机制在某些情况下，可能会导致输出电压的剧烈波动，对手机内部的Bypass路径管理和基带模块的供电安全造成威胁，所以高通没有像部分厂商那样通过适配器完成恒流直充，依旧把控制模块放在手机上，以提升安全性。
如果仅仅只有上面提到的速度、效率、安全性，那高通OC4或许也只能算是“又一个”快充技术而已。让它和同代技术与众不同的，是它的兼容性以及高通自身骁龙移动计算平台的支持。
兼容性是现在这一代快充的最大短板，而高通QC4引入了USB PD标准的支持，是首个打破这个僵局的快充标准。其后，在2017年农历新年期间，USB-FI组织发布了USB PD 3.0的重要更新，宣布了对QC4、QC3、SCP、FCP、PE3.0、VOOC多种快充标准的支持。虽然各家的跟进速度各有不同，但高通QC4快充本质上成为了USB PD的一个超集，而且QC4跨越的电压更大、充电速度更快。
QC4除了可以向下兼容自家的QC3.0/QC2.0外，也能支持USB PD标准，大大减轻了用户和厂商后期维护、升级成本。此外，早在QC2.0时代，高通就为QC留下了A、B两类方案，A类对应手机等小型设备，B类则是为平板和笔记本准备的，这个传统一直延续到QC4。
让高通QC4可以在移动电源、充电器、车充等使用场景都能发挥作用，小至摄像机、灯泡，大至平板、笔记本和最近火热的VR头显，甚至连无人机和汽车都能兼容和受益。
回到大家最关心的手机领域，高通在SoC平台上的原生支持和体量优势，是其他手机和芯片厂商，甚至是USB-IF协会都无法撼动的。高通QC4和其他快充标准，从起点上就已经不一样了。同样在做手机SoC的大厂，现在只剩下联发科了。
但联发科近年在中高端产品线连番受挫，中高端产品线都早已是高通骁龙移动计算平台的天下了。最新的骁龙835平台上，本身就内嵌了对高通QC4的支持，高效双路充电和智能热平衡管理这两个重点功能，甚至不需要OC4充电头就能做到了。
对于手机、平板、电脑、VR/AR，甚至无人机等移动设备来说，电池续航都是最基本的要求。在电池技术不太可能出现大幅跃进的情况下，降低功耗和引入快充是最实际可行的解决方案。
快充最核心的改进不是总体充电时长下降，而是更快的充电速度，可以适应用户越来越碎片化的充电时间，出门前的10几分钟准备时间就能充上出门所需的电量，让用户从“充电时长”的束缚中解脱出来。
高通QC4快充作为下一个世代最快的充电技术之一，15分钟内将2750mAh电池充至50%电量的速度，已经足够让用户很大程度上摆脱为电量担心的麻烦了。第三代INOV电源管理算法和双路充电（Dual Charge）技术则通过精细化管理和双流分担的方式，提升充电效率和安全性。
覆盖适配器、线材和电池的精细监控和调节，则提供了同代快充无法比拟的安全性和电池寿命保护能力。而对前代技术和USB PD标准的兼容性，以及高通835移动计算平台的支持则变成了它封皇的基石。虽然当下快充标准依旧混乱无比，但已经能看到“快充大一统”的曙光了。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第1349期内容，欢迎关注。
关注微信公众号 半导体行业观察，后台回复关键词获取更多内容
回复 雄心，看《苹果的芯片帝国雄心》
回复 张汝京，看《中国半导体教父张汝京的“三落三起”》
回复 国产，看《国产手机崛起背后的最大受益者》
回复 ASR，看《ASR收购Marvell MBU背后：一段有关RDA的爱恨情仇》
回复 IC，看《一文看懂 IC 产业结构及竞争关系》
回复 展会，看《2017最新半导体展会会议日历》
回复 投稿，看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》
回复 搜索，还能轻松找到其他你感兴趣的文章！
摩尔邀请您加入精英微信群
你好，感谢长期对半导体行业观察的关注和支持！为了方便各位精英专家交流，我们组建了一些专业、微信交流群，欢迎你加入，我们还会邀请在摩尔直播App做过技术和行业分享的100+技术大牛入群和大家交流。加群方法： 长按二维码，加群主为好友，填写加群需求信息，拉你入群。（微信限制每天好友添加数量只有300人，请耐心等待）
地域群：
上海、深圳、北京、江苏.浙江、西安、武汉、成都.重庆、合肥、厦门.晋华、大连、台湾、新加坡、日本.韩国、美国、欧洲、摩尔直播学习群。
专业群：
模拟射频设计、EDA.IP、数字芯片设计、模拟混合信号设计、版图Layout、数字PR.验证、晶圆制造Fab、设备EE、半导体材料、半导体设备、封装测试、半导体投资、市场销售、AE.FAE、嵌入式开发、实习交流、采购.IC代理、AI芯片
专业微信群规则：
1. 专业、高效交流，建议进群请修改群昵称，格式：公司或学校+职位或专业+中文或英文，请服从群主管理，如果多次违规会被请出交流群；
2. 原则上每人加不超过3个群，精彩讨论内容，群主会负责在不同群同步，既然加了群，请大家尽量置顶群，积极参与群讨论；
3. 群里聊天讨论仅限半导体专业内容，杜绝专业无关内容，特别是养生、拉票、微商等内容，严格禁止，为自己公司打广告以不引起群友反感为限；
4. 前100人免费，超过100人后，新进群者发新人红包，金额随意，讨个彩头。群友每增加100人，群主发群红包庆祝，金额等于群友人数。
点击阅读原文加入摩尔精英
