原创 猜测华为Mate50聚能泵的实现方式

         mate50发布了，其中有一项比较有意思的技术，叫做应急模式，也就是下图所示的，聚能泵，在1%电量的情况下启动，延长使用时间。

         很多人猜测，这个功能是如何实现的，有的人认为是手机里面内置了一个小电池来维持供电，这种山寨机的做法肯定是错的，十几年前好几个山寨机号称没有电池也能工作几小时，就是这么做的；也有人说，华为虚标电量，最后到1%的时候才释放隐藏的电量，造成又能持续工作的假象。以华为的处事风格来说，这种低级的玩法肯定是不可能的，而且肯定也不屑于去宣传这类的创新。

         mate50电池为4460mAh，理论通话时间为13.9h，一般手机实际使用的时候，1%的电量一般情况就只能待机半小时左右，打电话也就是一两分钟的事情。大家实际体验就知道从100%用到99%可能要过去大半小时，但是从10%到1%可能就十分钟。

         电子产品的电池电压控制上有4个层级，最上一级是整个电路的工作电压；第二级就是电源管理芯片，输入是电池电压，输出是电路各个器件的工作电压，一般输入电压范围在2.5V~5.5V，但是通常都是在3.4到3.6V之间就关机；第三就是电池保护板的过放保护电压，这个电压一般在2.75V，恢复电压是2.9V；最下级就是锂电池的本体特性，就是电池允许的过放的最低电压，如果参照我们常用的NCR18650的参数，这个电压是2.5V，低于这个电压锂电池就可能损坏。在聚能泵的说明中，华为声称是不损伤电池的，因此应该是没有改变锂电池保护板的过放保护电压限值。

         上图就是NCR18650电池不同温度的放电曲线，因为是恒流1C放电，基本斜率是差不多的，但是在3V左右，电流就迅速下降，直到输出5mA时候截止。

综上条件可以看出，电池在3V以下带负载能力快速下降，而电源管理芯片是可以正常工作的，在保护板没有欠压保护启动的时候，大约有0.3V的区间，处于有些电，但是供电能力不足的情况，不能带动大负载，而又不会损伤电池。当然，实际范围是多少要看各家手机设定，我没有查到相关资料，所以仅就自己的工作经验来分析。

         聚能泵这个词让我想起了一种电路：电荷泵，虽然只有两字只差，但是很有可能是一个东西，或者说相同的原理。电荷泵是一种特殊的DC2DC电路，依靠的是电容电压不能突变的特性，逐渐抬高电压。电荷泵使用两个电容，一个是充电电容，接入电池电压充电后Vc = Vbat，然后通过开关将C-接到Vbat，抬高了电容C+电势，这样就可以对第二个储能电容充电，获得一个接近于2*Vbat的电压，效率能达到75%以上。如果多级串联，那就可以实现更高的电压。

         电荷泵的优势是体积小，噪声小，结构简单；缺点是驱动能力较弱，但是用在手机应急时候还是可以满足要求。所以有理由猜测，聚能泵很可能就是电荷泵。

         而Mate50在表述聚能泵的时候，也说明手机要进入应急模式。那么就可以推测，华为Mate50至少做了两个动作，一个是主动关闭大部分的功能，只保留应急功能，当然扫码要调用摄像头，也是按需打开，允许短时间大功耗，但是不允许长时间使用，这样降低了整体功耗。另一个就是启动电荷泵，将以前是做关机处理的2.75~3.4V区间利用起来，升压到5～5.5V，再经过电源管理芯片维持部分硬件的工作，也能够持续保持一个稳定的供电，实现续航的提升。