直充,direct charge,顾名思义就是“直接充电”。“直”体现在充电器的输出直接进电池(当然中间还有个负载开关,但阻抗很小,仅起到控制通路通断的作用),手机端无降压变换过程。因此实现了超高的效率,减小了充电发热,缩短了充电时间。此外,因为效率很高,如果用户边玩手机边充电,不烫手!
原理
技术的突破来自理念的突破,直充相当于把原先的电压变换做到了充电器里面,让充电器输出电池想要的电压或电流,把发热从手机端转移到充电器端。

绿厂是直充技术的始作俑者,赋名VOOC(Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging)闪充,华为后续才跟进该技术,赋名SCP低压直充。绿厂对该技术的研发、市场推广均可称为行业标杆。该技术申请了18项专利,并在Find 7上率先使用。

直充不是一个单一的技术,而是一套由充电头、数据线、手机三方协同工作的系统,该技术大致包含如下几个要点:
- 输入电压可调,MCU里面跑自研的充电协议,和充电器实时通信,让充电器输出适当的电压或电流。
- 对于标配充电器,走直充通路,但充电系统中仍包含了一个BUCK充电IC,对于普通充电器,走普充通路(buck charger)。
- 直充仅在CC充电阶段发力,涓充、预充、CV阶段均不发力。
- MCU里面完成闪充手机识别(握手)、安全性检测、充电电流管理等
- 电量计放在了电池保护板上,通过IIC和AP通信

因为是个系统性的工程,并且考虑充电的安全,OPPO定制了专门的适配器、电池、数据线、Type-C接口、充电协议(跑在一颗STM8单片机中)。
绿厂的初代闪充发展到现在,已干到了200W,10分钟就能充满一部手机。
安全设计
充电安全是充电绕不开的一个话题,在业界,蓝绿厂的品质管理可圈可点。以绿厂的初代闪充为例,手机和充电器都分别定制了一颗专用MCU,实时监控手机及充电器内部关键元器件的状态,如电池温度、电池电压、充电电流、大电流接口温度、充电通路阻抗、充电器输出状态及内部温度等参数。保证任意元器件出现异常时,系统能够及时做出响应,避免异常充电对系统造成的影响;其次,只有检测到加密身份认证符合预设条件的充电器、线缆、电池才会开启直充模式。在充电过程中可以实现对电芯的过压、过流、过放、过温等异常情况的多级防护,还能在充电过程中对充电器内部电压、电流和温度实现实时的监控,通过软硬件结合的方式实时监控方式保障系统充电安全。

适配器端的安全措施整理如下:
- 在快充过程中,实时监控整个充电通路的阻抗,当检测到阻抗异常时,关闭快充功能。
- 在快充过程中,适配器实时与终端(手机端)通信,当通信失败时,关闭快充功能。
- 在快充过程中,根据终端规格不同,设置不同的充电电流,保证电流不会超过终端的设计规格。
- 在快充过程中,适配器实时监控电池的电压,并通过调整电流来保证电池的安全。
终端的安全措施整理如下:
- 在快充过程中,实时检测电池的状态,当检测到电池当前的状态不满定要求时,关闭快充功能。
- 在快充过程中,实时监控各大电流接口的状态,当检测到接口温度超标时,关闭充电功能。
- 在快充过程中,实时监控充电电流,当检测到当前的充电电流超过设计标准时,关闭快充功能。
- 在快充过程中,终端实时与适配器通信,当通信失败时,关闭快充功能。