智能手机的“快充革命”：百瓦功率大战，打响了
手机快充背后的科学、历史与大跃进。
人类“电量焦虑”有一段简史。
曾经的手机得充整整一晚的电，来为第二天使用做足准备。
那个时候，将设备从0%充到100%，至少需要几个小时，所以一旦电量低于某个数值，我们就会疯狂寻找充电器。
但最近几年，情况好像突然发生了变化：充电5分钟，通话2小时，如今很多手机可以在半个小时内就能恢复能量储备。
那年最好的诺基亚
这也引发了一场手机上的“充电速度竞赛”。厂商们希望不断加大充电功率，在几分钟内把电量塞满，然后以“全球最强充电技术”的噱头狠赚一波。
所有这一切，最终都造就了一个由“充电器+电缆+系统锁定机制”共同构成的复杂的充电系统。不过，它的下一次革新指向何方？让我们一窥这场疯狂竞逐背后的B面。
01
/ 走近科学：快速充电的原理 /
这一部分将讲述充电技术的基础知识，会涉及到技术性，有点“硬核”，如果觉得枯燥，可以直接跳过。
在使用手机时，电子会通过电解质充当的介质，从电池的负极经电路流向正极。整个过程彻底结束时，电池电量就变为0%。这个时候，我们需要把电子重新引回负极，才能让设备再次运转起来
——这个过程就是充电。
正常情况下，这个过程需要耗费不少时间，所以我们才需要创造“快充技术”来缩短充电周期。
但快充，细看之下，又分了几个部分。
首先，是急速把电量从0%顶到50%、甚至80%，这时候充电器会保持恒定电流，并缓慢增加电压。而一旦电量被充到某个固定阈值，充电器就会维持电压恒定，同时缓慢降低电流，直至电池彻底充满。
顺带一说，手机电池的工作电压一般低于5伏，通常在3.3伏至4.4伏之间。因此，从技术上讲，手机的充电电压在5伏以内就足够了。
作为标准规范制定机构，USB Promoter Group总裁Brand Saunders表示，快充标准的出现，是为了让手机能在短时间内接收更大电流，从而加快手机充电速度。
我们都知道，充电线和充电头都影响着所能通过的电流总量。所以，如果要维持5伏充电电压不变，必须加大电流才能顺利缩短手机充电时长。但如果充电线只支持1.5安或3安的电流，那最大充电功率就不可能超过15瓦。
不过，聪明的化学家找到了办法，他们通过对电池的改造，加大其对电流的吸纳能力。
高通公司产品高级总监George Paparrizo表示，大多数手机制造商会选择使用降压稳压器，这是一种将高压转换为低压的方式，以安全增加电池的充电效率。
但为了支持45瓦乃至更高功率的充电设备，制造商还得同步调整产品中的印刷电路板、连接头、电阻甚至是电池本体的设计。为此，不少手机厂商已经开始使用双电池设计，以适应更高的电压和更快的充电速度。
02
/ 现代快充的“设计逻辑” /
现在，已经有部分手机厂商使用一种名为二分频（或四分频）的电荷泵技术。当手机进入充电时，该技术可以将电流加倍，同时将电压减半，从而使电池能够快速充满。
由于，手机的充电系统需要在充电头和手机端保持相同功率，所以如果充电头这边提供的电压更高，那么快充系统就会将高电压转换为高电压，确保手机这边的充电电压始终保持在5伏左右。
但并不是充电头电压越高越好。
George Paparrizo指出，手机厂商还得认真设计充电系统来保证散热良好。毕竟运行功率越高，发热量就越大，很可能导致电池甚至手机损坏。
03
/ 快充技术的变革史 /
过去十年来，我们见证了一系列充电标准，最常见的就是USB Promoter Group设计的USB-PD标准。
这项技术的首个版本发布于2012年，针对的是手机端使用的USB Micro-B连接器。目前手机常用的标准早已升级为USB PD 3.0版本，通过USB-C标准线可承载60瓦功率，使用全功能USB线缆可支持到100瓦。
而即将推出的新标准USB4，可支持高达240瓦的功率，但目前与此兼容的设备和配件还不多。
另外一项通行的标准则是高通快充（Quick Charge，QC）协议，首次亮相于2013年。第一代方案可使用USB 2.0线缆提供1安以上电流。后来的版本则不断努力提升智能手机的充电速率。
经过数次迭代，QC标准已经在总功率方面取得长足进步。发布于2017年的QC4就已经能够支持100瓦电源（USB-PD还只有27瓦），如今的QC5更是着力将功率推向新的高峰。
高通快速充电技术的历史
George Paparrizo指出，最新两个版本的QC协议使用到二分频电荷泵，能够在手机端将电流加倍、同时将电压减半，显著加快充电速度。
但由于种种限制、特别是标准中规定的电流的约束，部分手机厂商决定自主设计充电协议。目前较为知名的有Oppo的VOOC快充技术、Vivo的FlashCharge技术，以及小米的HyperCharge技术。
这些厂商也确实用迅如闪电的充电速度惊艳了全世界。去年，小米展示了其200瓦充电技术；今年的Oppo则将功率提升至240瓦，已经能在几分钟内让手机重获新生。
而在最新旗舰产品小米12 Pro中，小米公司甚至随机附带一个巨大的120瓦充电。理论上，它能在20分钟以内把手机电量从0%充至全满。我也有幸与小米工程团队交流，询问他们的充电设计思路。
工程团队解释道，小米公司在2018年成立了充电研究部门，去年还首次在小米10T Ultra上推出了120瓦充电技术。虽然同是120瓦充电功率，但这次小米12 Pro的电池设计有所区别。
该公司表示，“小米12 Pro是我们成功将120瓦充电与单电池设计相结合的首款产品。”
研究人员还提到，过去几年来，小米也曾采用过石墨烯电池。这种电池不仅发热管理效果更好，而且电流摄入量也更大，所以理论上能够进一步加快充电速度。
他们表示，这种新型充电技术还能持续监测手机温度。一旦温度接近安全极限，充电器会自动降低功率以避免过热。
但小米绝不是唯一一股努力让手机充电时长跑进几分钟内的力量，传奇的又一页新篇章也由此翻开。
04
/ 一场“速度之战”拉开帷幕 /
最近几年来，许多手机厂商纷纷加入竞争，希望领跑整个消费级硬件市场的充电竞赛。
小米已经拥有一款支持120瓦充电技术的商用手机，同时也展示了下一代200瓦充电方案。Oppo今年也将发布150瓦充电产品，同时表示240瓦充电方案也在路上、能够在9分钟左右将手机彻底充满。
不到十分钟就能彻底充满，这样的手机谁不想要？但要达到这一标称速度，就必须使用该公司专门的充电器和充电线如果其中任何一个损坏或丢失，那就得重新购买。
反正我在印度就听到过不少一加手机用户的抱怨，他们觉得官方充电线实在是不好买。
几个月前，我也上手了小米12 Pro，随机配备一块重200克的120瓦充电器外加一根定制充电线。这样的份量显然不适合随身携带，而且在插线板上占的空间也太大。所以哪怕充得慢一点，我也不愿意经常使用这么个“庞然大物”。
为了解决这个问题，USB-IF（负责维护USB标准的组织）和高通都打算将USB-PD和QC推广成手机上的通用充电标准。这样一来，大家就能随处购买标准化的充电器和跨设备充电线，始终享受到稳定的充电速度。
小米 12 Pro 充电器很笨重
想得是挺美，但标准制定权岂可拱手让人？目前，只有苹果、谷歌和三星等少数手机厂商坚定支持USB-PD。
其他手机厂商可能支持、但也可能不支持USB-PD和QC标准，具体要看设备上的规格说明。而铁杆支持者苹果和三星，甚至取消了新手机包装中的随附充电器。
所以如果大家手头已经有支持USB-PD的充电器和兼容充电线，那直接买新机肯定没问题。但如果正好是在iOS和Android两大阵营之间互换，往往得马上买套适配的充电配件。
法国手机分析与测试公司DxOMark也强调，如果不使用规定的充电线加充电器组合，消费者就体验不到厂商宣传的充电速度。
使用非原装充电器无法获得手机厂商官宣的充电速度
而且对大多数手机来说，消费者之前手头的旧线也往往不支持新的快充功能。
也有人担心快充技术会有损电池的安全性和使用寿命。USB-IF总裁兼COO Jeffrey Ravencraft就认为，过于粗暴的快充技术对我们的手机设备真的没什么好处：
现在的手机充电都上6安了吧？这是要干啥？虽然充电更快，但这也会让电池更容易过热。虽然有过热保护、避免电池损坏，但这么干还是太夸张了。
但在交流中，其他技术专家则认为现在的电池技术已经非常先进，完全可以承受高功率充电设计。不过他们也承认，目前的快充竞赛基本主要属于营销噱头，各大手机厂商都想拿下充电最快这顶桂冠。
而业内人士们则普遍反问，“真有必要充那么快吗？”
毕竟功率大到一定程度，快充技术的意义就会迅速衰减。我真的不太在意自己的手机在9分钟就能彻底充满，还是15分钟才能充满。这个营销噱头实在没多大意义，相信过段时间手机厂商自己也会果断放弃。
在过去几年中，手机配件的价格一路水涨船高。如果快充定制硬件真的普及开来，那价位恐怕还要再创新纪录。毕竟作为消费者，我们需要的是踏踏实实的体验回报，而不是那些漂在空中的指标和数据。
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