自2008年iphone问世以来,智能手机迅速走上了追赶PC前辈的道路,摩尔定律再次成为指引未来的路标。智能手机的处理能力越强,集成功能越多,显示屏越大,使用时间也越长。这一切意味着一张大电池对用户来说有多重要!随着电池容量的不断增加,手机充电技术也应运而生。想想低功耗警报。插上充电器后不久,电池里充满了血。还是很清爽的!所以充电规格沿着摩尔定律上升。
(图1席卷PC时代的摩尔定律)
但是,这是用直冲、9V2A等快速充电技术充电时气体变热的现象。这一现象一直困扰着广大消费者和生产商。那么快的充电技术为什么会引起手机发热?还有什么方法可以避免?院长会为大家建立快速充电和发热前世今生的关系~
快速充电技术为什么会引起手机发热?
焦耳定律支配着电子世界的热量,伴随着快速充电,热值的上升。充电电流每上升1倍,发热量就增加3倍。
(图2电子产品无处不在的脐带发热)
手机温度受牛顿冷却定律支配,大幅增加的热值如果手机上相应的通道不散开,外壳温度可能会上升。
(图3牛顿冷却定律)
目前用户手机没有脱手,对手机温度的认识非常直接。人的体温恒定为36.7,皮肤温度通常为33 ~ 35,这意味着手机外壳超过35,热量传递到皮肤后,人会发热。传递的热量越多,越快,人们就越觉得热。金属比玻璃和塑料导热快,所以金属手机更容易感受到热量。
(图4皮肤温度和热量感觉)
手机发热量必须通过外壳散发,发热量越大,环境温度越高,手机外壳温度越高,手越容易感觉到热量。因此,支持快速充电的手机充电时,触摸总是会变暖,这是正常的物理现象。
目前有哪些快速充电技术?
目前主流快速充电技术主要有两种。一个是提高充电器输出电流。这叫做直虫。另一种是提高充电器输出电压,以9V2A为主,称为高压充电。
职忠的主要代表是OPPO的VOOC闪存充电,为“充电5分钟,通话2小时”。基本原则是将充电发热的主要部件转移到充电器上,直接从充电器输出4A以上的大电流,给电池充电。USB电缆、手机USB端口、内部线路、电池针脚都需要增加通道,从而减少阻抗和线路发热。直虫的优点是,在不引起手机发热的情况下,可以轻松提高充电速度。缺点是充电器重,发热严重。充电配件的通用性下降,最引人注目的是,如果更换普通USB线,就不能快速充电。
(图5直接充电器最高加热50摄氏度)
高压充电是将普通5V充电器升级为9V充电器。如果将充电器输出电压从5V提高到9V,手机会将电压转换为5V,充电电流会相应增加,从而加快电池充电速度。高压快速充电的优点是充电附件的兼容性好。使用普通USB电缆不会影响充电速度,充电器发热也不明显。缺点是手机充电时发热比慢充电高,所以要考虑手机充电发热和充电速度之间的平衡。
(图6 9V2A高压快速充电器)
但是无论是直充还是高压充电,手机和充电器的温度都想回到5V1A、5V2A时代似乎是不可能的。很多用户享受到了快速充电的便利,需要逐渐适应手机温度的上升。毕竟,要求3.0排量汽车的燃料消耗等于1.0排量也是不现实的。
那么,使用高压高速充电技术的手机,是否注定在快速充电时发热?
本院长有几部目前市面上采用高压充电技术的手机,经过简单的温度测试,比较了他们的快速充电温度。一起看一下。
本院长选定三星S6 edge、魅族MX5、华为Mate 8家,均支持9V2A高压充电。把这几部手机放在一起,周围温度为26,从10%功率开始使用标准充电器充电,经过30分钟的温升平衡,用红外线温度计记录下来
温度图像。正面温度图像显示,玻璃触屏最高温度分别升至39.8℃、38.4℃和37.3℃。
(图 7 触屏红外温度图像。左:魅族MX5;中:三星S6 Edge+;右:华为Mate8)
背面温度图像显示,金属后盖最高温度分别升至42.9℃、39.3℃和37.7℃。
(图 8 后盖红外温度图像。左:魅族MX5;中:三星S6 Edge+;右:华为Mate8)
虽然高压快充技术容易使手机在充电时发热(如前面所说,这是正常现象)。但我们可以看到,Mate 8的温度就明显低于魅族MX5和三星S6 Edge+,快充时仅仅是微微发热。这应该和Mate 8发布会上提到的含DX19超导温材料的6层热传导结构以及智能温控技术有关。
(图9 Mate 8发布会中关于热设计的描述)
合理的散热设计,能让采用高压快充技术的手机在充电时温度不至于升高。这看似小小的用户体验的提升,背后实则体现了厂家热设计水平的成熟度以及对人性化设计的深刻理解。