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2018年03月06日 | 手机硬件已进入发展瓶颈,未来电池技术将如何突破?

2018-03-06

   许多朋友可能已经发现如今智能手机发展的“极端规律”:处理器核心越来越多,而屏幕也越做越大。十核CPU、8GB RAM、4K分辨率,智能手机的硬件指标正在飞速狂飙。

  的确,手机硬件性能的提升能为我们带来更好的体验,甚至有些地方已经超过电脑等智能终端所带来的影响。但不知道大家有没有注意到,手机硬件的飞速提升,耗电也愈发猛烈,但手机电池技术似乎没有跟上硬件飞速发展的脚步。

  尽管手机性能提升虽好,但作为随身携带的手机,没了电就等同于一块砖头,“手机取代PC说”也成了空谈。这样看来,扼住智能手机发展咽喉的,终究是电池。

  针对于此,今后手机厂商如何应对?未来手机电池技术将如何突破?下面不妨跟随笔者一起来探讨一番。

  机身做薄更漂亮,还是为续航妥协?

  在目前的手机市场上,如果你想买到外观与性能续航二者兼得的智能手机,几乎是很困难的。

  目前锂电池技术的限制使得厂商在外观与续航上必须做出选择,如果你想要续航更持久的手机,就必须扩大锂电池容量,而电池容量的扩大会使得锂电池的体积增大,相应的手机也会变大变厚,甚至影响单手持握。

纵观目前的手机发展趋势,我们也可以看出手机厂商的选择。

  当下热门的无边框、全面屏、屏内指纹等设计显然是为外观而生,而反观消费者这边,手机外观也成为用户选购手机的第一选择,更时尚更好看的外观会吸引更多消费者购买。

  当然也有一大部分人宁愿要续航,因此也有一部分为续航妥协的机型,用以解决这部分的痛点。不过,这些机型往往拥有砖头似的厚重机身,随身携带时也是一种累赘。

  曲线救国,快充技术盘点

  为了保障手机长时间运行所需要的电能,以及手机更薄更漂亮的市场需求,不少厂商都内置容量尽可能大的电池,但电池容量的增大会导致手机充电时间的增多。因此,许多厂商们对充电技术绞尽了脑汁,曲线救国的快充方案也因此诞生。

  目前比较流行的快充方案有高通QC、联发科PEP、OPPO VOOC、华为FCP/Supercharge、USB PD等。

  虽然同是对手机电池进行快速充电,但原理不尽相同,家里堆满手机充电头已是司空见惯,每个品牌的手机需要对应的充电头才能进行快充,曾经一个充电头兼容所有手机快充的时代早已成为过去式。

  众所周知,P=UI(电功率=电压X电流),提升充电效率无非是增大电流或者电压。这些快充主要分为两大解决方案,一为高压低电流快充方案,二为低压大电流快充方案。

  采用第一种解决方案的常见有高通QuickCharge、联发科PEP、华为FCP、USB-PD等等,而第二种则有OPPO的VOOC(5V/4A),一加的Dash闪充(5V/4A),魅族的mCharge(5V/5A)以及华为的SuperCharge(4.5V/5A、5V/4.5A)。

  第一种高压低电流快充是在充电过程中提升充电电压(7-20V左右)来提升充电功率,无快充手机充电过程一般是先将220V电压通过充电头降至5V,手机内部电路再把5V电压降至4.2V然后把电量输送给电池,整个降压过程中会产生热能。

低压高电流(左)与高压低电流(右)快充发热对比

  第二种低压高电流的快充是在电压一定(4.5V-5V)的情况下,增加电流,一般使用并联电路的方式进行分流。在恒定电压下,进行并联分流之后每个电路所分担的压力越小,在手机中也进行同样处理的话,这个每条电路所承受的压力也就越小。

  比如VOOC闪充通过增加充电线缆的线路数量/电池触点的数量来增大电阻的横截面积,降低阻值提高大电流的承载能力,而华为SuperCharge快充则让充电器直接向手机输出低电压,避免机身内部“高压到低压”转换带来的高发热。

  此外也有一些比较特殊的快充方式,比如vivo的双擎闪充,其采用了双充电芯片并联充电的方式,是普通充电技术速度的2倍。

  这些五花八门的快充技术都由厂商自己的研发,实现快充的条件苛刻,手机、充电器、数据线一一对应,缺一不可。只不过谈及苹果,依然采用的是万年拖后腿的超级慢充(5V/1A)。

  突破瓶颈:石墨烯电池、超级电池出现

  各厂商曲线救国的快充方案治标不治本,追溯本源,还是要电池发展有质的飞跃才行。好在目前已经出现势头,去年从MWC和CES上都嗅到了石墨烯电池的发展。

  石墨烯电池是2004年开发出的一种新能源电池,从诞生之初便备受关注,目前还被寄希望为电动汽车行业电池技术的突破口。

  石墨烯本身是一种非常理想的导体材料,强韧和柔韧性极佳,能大幅提升手机电池的续航能力,也能把数小时的充电时间压缩至短短几分钟,同时石墨烯聚合材料电池的重量仅为传统电池50%,成本将比锂电池低77%。

  而最近一则电视新闻报道称,国内的浙江大学在石墨烯电池的基础上,研发出了铝-石墨烯超级电池。实验数据显示,快充充电1.1秒就能充满电。

  报道还称这种超级电池拥有超高耐用性和安全性,其可经历25万次循环,比电容量保持91%。由于超级电池是柔性材料,折弯依然能够保持容量,遇火也不会爆炸。

  从目前来看,石墨烯电池与超级电池是最能够突破智能手机瓶颈的电池,也是业界内最接近商业化的产品。不过由于仍处于实验室阶段,目前量产困难,下放到民用领域可能还需要等等。

  结论

  随着手机硬件与功能的增多,人们对手机电池的需求也日益增加。

  智能手机的发展正如木桶,扼住智能手机发展咽喉的终究是电池。智能手机日后想要走的更远,其中电池这一块短板必须解决。这里也许可以期盼石墨烯电池与超级电池的更快商用,以及期待更优良电池材料的出现。

  不过,智能手机的硬件提升看似虽好,但许多其实都只是厂商叫卖的噱头。纵观整个行业的手机,其中绝大部分对于消费者来说已经处于性能过剩的状态,但多余的性能依旧会消耗电量。

  应该看到,这是由消费者反驱动厂商所造成的结果。因此在电池技术没有突破的现在,希望众多消费者更加理智选购硬件合适的手机,这才是消费者目前对于购买手机应当保持的理性态度。


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三、故障与调试

  1. 单级PFC电路在调试过程中可能会遇到哪些常见问题?
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四、性能优化

  1. 如何优化单级PFC电路的性能?
    • 回答:优化单级PFC电路的性能可以从多个方面入手,包括优化电感的设计以减小损耗、选择合适的开关管和二极管以降低导通压降和反向恢复时间、改进控制算法以提高控制精度和响应速度等。此外,还可以采用有源钳位和软开关技术来进一步降低开关损耗并提高整体效率。
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Connective Peripherals Pte Ltd自2016年成立以来,在电子行业里逐步崭露头角,成为一家备受瞩目的通信和仪器仪表产品供应商。该公司专注于基于USB、CAN和RS232/RS422/RS485接口的串行连接解决方案,凭借卓越的技术实力和创新能力,在行业中树立了良好的口碑。

随着科技的飞速发展,电子行业对高效、稳定的通信和仪器仪表产品需求日益增长。Connective Peripherals Pte Ltd紧跟行业趋势,不断推出创新产品,满足市场需求。从提供USB到串行接口连接的适配器板和电缆,到开发基于USB的示波器、数据记录器和逻辑分析仪等高端产品,Connective Peripherals Pte Ltd的产品线日益丰富,质量也逐步提升。

在市场竞争激烈的电子行业,Connective Peripherals Pte Ltd凭借其卓越的产品质量和完善的售后服务,赢得了众多客户的信赖和支持。该公司与多家知名企业建立了长期稳定的合作关系,产品远销海内外,为公司的快速发展奠定了坚实的基础。

此外,Connective Peripherals Pte Ltd还注重技术研发和人才培养。公司拥有一支高素质的研发团队,不断投入资金进行技术研发和创新,为公司的持续发展提供了强大的技术支持。同时,公司还积极开展人才培训和引进工作,吸引了一批优秀的行业人才加入公司,为公司的长远发展注入了新的活力。

总之,Connective Peripherals Pte Ltd在电子行业里凭借卓越的技术实力、丰富的产品线和完善的售后服务,逐步发展成为一家具有影响力的企业。未来,随着电子行业的不断发展,Connective Peripherals Pte Ltd有望继续保持其领先地位,为行业的进步和发展做出更大的贡献。

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