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充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

各位小夥伴們大家好,充電雜談是充電頭網新開設的一期欄目,主要吐槽日常使用過程中遇到各種充電相關,前幾期我們探討了《充電雜談No。1:為何你的充電器老插不穩?》《充電雜談No。2:快充到底是什麼?》《充電雜談No3:快充協議是如何工作的?》《充電雜談No4:什麼是自帶線充電寶?》《充電雜談No。5:來天馬行空一下,充電裝置能挖礦嗎?》《充電雜談NO。6:充電器上的100V-240V代表什麼意思?》,今天我們來聊一下資料線。

資料線是數碼產品用於連線充電器、電腦裝置的關鍵配件,資料線跟隨著數碼產品發展而迭代升級,以前MiniUSB、MicroUSB已變為時代的眼淚,USB-C因支援正反盲插、功率高、速率高、具備廣泛通用性,成為充電器與數碼產品的最佳介面。

數碼配件中快充效能發展最快的就是手機,充電功率也從5W一路發展來到120W,面對功率的上漲,資料線也面臨著前所未有的壓力,本期充電雜談跟大家探討一下,資料線為了應對大功率電力傳輸,都做了哪些方面的努力。

E-Marker

USB PD快充協議目前發展到PD3。1,但目前市面上最常用的仍然為PD3。0。PD3。0版本顯著特點就是具備最大20V/5A, 100W功率傳輸能力,不僅適用於小功率的手機、平板等裝置,還能廣泛應用於大功率的膝上型電腦、百瓦移動電源等裝置。

而隨著USB PD快充技術的普及,線纜作為裝置之間的電力傳輸的介質,重要性逐漸凸顯。尤其是在高壓大電流的工作狀態下,不僅對線材的材質、線徑有要求,而且還需要加入USB-IF協會認證的E-Marker晶片(有E-Marker晶片的線纜可以支援最大5A電流,無E-Marker晶片的線纜只能支援最大3A電流)。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

一條全功能的USB-C線纜必需加入E-Marker晶片,因為E-Marker晶片會預先寫入各種線纜的規格、電流承載能力、資料傳輸能力等引數,電子裝置也是透過這顆晶片來獲取線纜的資訊,從而確定供電或者資料傳輸模式,達到保護的效果。使用者無法從外觀上判斷資料線是否能支援100W電力傳輸,使用POWER-Z USB測試儀可以讀取E-Marker資訊。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

從表格中可以看到,資料線的最大電力傳輸規格主要分為兩種,60W / 100W,按照電流劃分就是3A / 5A,除雷電資料線外,其他資料線的電力傳輸效能與資料傳輸效能並無直接關係。如果想獲得高於60W的快充效能,一根100W線纜是必需的,在購買時候要看清楚商品說明,買錯的話功率會受限不能超過60W使用。

觸點處理

資料線與裝置、充電器連線,依賴於觸點彈片相互接觸進行電力傳輸,普通資料線的觸點彈片並不具備大電流傳輸能力,必需要對觸點彈片進行強化處理。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

這是一根大電流資料線USB-C介面的微距圖,可以看到裡面用於傳輸電力的VBUS、GND彈片,寬度遠大於用於傳輸資料的觸點。加寬觸點讓接觸面積變大,降低接觸電阻,讓它可以更好地支撐大電流傳輸,廠商甚至會採用更厚的鍍金工藝來進一步提升電氣效能。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

華為、小米、黑鯊、OPPO等安卓品牌快充系統,採用USB-A大電流介面,充電頭網拿了他們的資料線並排放在一起,可以看到最外沿的觸點同樣採用加寬處理。這些USB-A資料線用於傳輸電力的觸點甚至達到了雙倍寬度,除了降低接觸電阻外,還能改善大電流下的發熱,迅速帶走熱量。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

除加寬觸點外,小米、黑鯊、OPPO、一加等廠商USB-A內部深處還帶有一個特殊彈片,用於私有化協議的識別與資訊收發作用,甚至可以讓USB-A線也支援PD快充協議。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

iPhone雖然未採用通用的USB-C介面標準,但在資料線觸點工藝上蘋果同樣進行了升級處理,蘋果C94資料線的Lightning頭是銀色,並不是鍍銀,而是電鍍工藝從鍍金升級為銠釕(lǎo liǎo),金手指外觀視覺效果從以前的金色變成銀色。鍍銠釕工藝相比鍍金工藝效果,能更加有效防止汗液、液體等腐蝕觸點金手指,經久耐用。

線纜做工

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

有些支援大電流的資料線會直接在顯眼位置標註5A、6A字眼方便使用者辨認,資料線用於傳遞電力依賴內部一根一根的線芯,根據物理定律,電流傳輸效能與導線直徑成正比,相同材質相同長度下,越粗的導線電阻值越低,但不能盲目地採用更粗的導線,那樣會導致資料線更硬、更粗,不好用。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

這是充電頭網切開一根大電流資料線的微距圖,可以看到兩根紅色外皮與兩根透明外皮的導線橫截面面積遠大於其他3根導線,它們就是用於電力傳輸的加粗線芯。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

為了避免使用粗導線帶來的生硬問題,線芯會採用鍍錫銅製作,還會加入棉線與粉末來進行潤滑處理,圖中下面三根白色的就是棉線。除此之外有的以耐用為主打的線纜還會加入抗拉縴維,例如圖中黃色絲綢。

劍走偏鋒

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

曾經華為推出了採用5V8A超大電流架構的40W低壓直充,對資料線帶來了挑戰。經過充電頭網拆解發現,華為在該線纜上使用了堆料工藝製作,在支援超大電流的前提下勉強維持了不太生硬的使用體驗。近年來,手機上電荷泵技術與串聯電芯全面普及,大功率快充大多使用提升電壓來傳輸電力,對資料線要求極為嚴苛的5V8A超大電流技術進入歷史舞臺,也意味著大功率快充止步於5A電流。

突破百瓦

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

蘋果在前不久舉辦的秋季新品釋出會上,帶來了全新的MacBook Pro 2021,全部產品都搭載了MagSafe3磁吸介面充電,充電頭網實測16英寸MacBook Pro實際充電功率可達140W,同時也相容USB-C雷電介面充電。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

而作為16英寸MacBook Pro實現140W快充不可或缺的另一款配件,包裝裡附帶的這條USB-C to MagSafe3線同樣值得說道。這也是業界首款支援USB PD3。1快充的線纜(誘騙線),目前已經單獨上架蘋果商店,零售價340RMB。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

看似是一條常規“PD轉DC”的充電線,實則線纜內部加入了USB PD3。1快充協議識別兼通訊功能,接上140W USB-C充電器和16英寸 MacBook Pro,就能輸出28V電壓為電腦充電,同時線纜也能根據連線到不同的PD充電器,選擇正確的充電電壓。

充電雜談:為了提升快充功率,資料線有多努力?

USB PD3。1讓多年以來受限於20V5A 100W上限的PD快充系統,一舉突破了百瓦天花板,最高可以支援28V5A 140W、48V5A 240W,USB PD3。1提升電壓成為未來超大功率快充的必經道路。

充電頭網總結

本期充電雜談為大家介紹了資料線面對大功率快充都做了哪些對策,E-Marker晶片為資料線提供了規範標準,百瓦快充必需搭載5A E-Marker晶片。在製作上,鍍金、鍍銠釕、寬觸點、粗線芯等工藝為電力傳輸提供保障,棉線芯、抗拉縴維、編織外線等提供更佳的手感與耐用度。

功率提升要麼透過大電流,要麼透過高電壓,電流不能盲目提升,受限於線纜易用性、工藝難度、手感、成本等問題,主要以5A電流為上限。目前主流的USB PD3。0標準下,功率上限為20V5A 100W,蘋果首發USB PD3。1將快充功率天花板向上拉伸,PD3。1新標準的支援下,快充功率可以支援28V5A 140W、48V5A 240W兩種高壓大功率傳輸,在不改變線材介面、線纜粗細的基礎上,讓快充可以服務更大功率的裝置,如高效能筆記本、工作站,甚至以後可以為電動工具、電瓶車、家電等服務,讓USB-C介面與線纜通吃所有產品的美好的願景變成可行。

好了以上就是本次充電雜談的所有內容,下一期大家想聊些什麼方面的話題,歡迎回復留言,下次我們再見。

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