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調查報告，稱有90%以上的人會因為手機沒電感到焦慮，有41%的人會在手機低電量時錯過重要電話，而17%的男性則很容易因為手機沒電而失約——這種現像被稱為「低電量焦慮症」（low battery anxiety）。

（LG關於「低電量焦慮症」報告，圖片來源：

如何讓手機充電變得更快？手機快充原理大揭密！

2021/12/25

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本文出自合作媒體「愛范兒」經授權刊登於本站，作者：肖欽鵬

LG曾做過一個調查報告，稱有90%以上的人會因為手機沒電感到焦慮，有41%的人會在手機低電量時錯過重要電話，而17%的男性則很容易因為手機沒電而失約——這種現像被稱為「低電量焦慮症」（low battery anxiety）。

（LG關於「低電量焦慮症」報告，圖片來源：Dailymail）

隨著手機搭載越來越多的重要功能，手機斷電也成了一件大麻煩。在兼顧手機輕薄的同時，要減緩現代人的「低電量焦慮症」，那就只能盡量提高手機的充電速度了——「快速充電」（簡稱「快充」）技術應運而生。

包括2017 年的三款新iPhone 在內，主流智能手機或多或少都兼具了「快充」功能。「快充」到底是怎麼一回事，怎樣才能讓手機充電充得更快呢？

手機充電的原理是什麼？

1991年，索尼和旭化成公司聯合發布了首款商用鋰電池，從此，鋰電池開始被廣泛用於數碼3C產品當中，手機自然也不例外。愛範兒（微信號：ifanr）曾在之前的文章中提及過鋰電池的工作原理：

鋰電池分為正極和負極，正極是鋰化合物，負極主要採用石墨材料，均浸泡在電解液當中。

無論是放電還是充電，其實都是鋰離子在電池的正極與負極之間移動、電能和化學能相互轉換的過程。充電時，由於電場的作用，鋰離子從正極移動到負極，並存儲能量；放電時，鋰離子在化學反應的作用下從負極又移動到正極，此時形成電流供電。

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鋰電池充電的速度，實際上就是電能轉化為化學能的速率，也就是所謂「功率」（P）。簡單回顧一下中學物理，眾所周知：

P=IU
功率=電流*電壓

電流或電壓越大，功率也就越大，鋰電池充電速度理應更快。但受到鋰電池本身的限制，在欠壓或過壓的情況下充電，都會對電池產生損傷，因此鋰電池的充電方式比較特殊，通常分為三個階段：

恆定電流預充電（Constant Current Pre-charge Mode）
大電流恆定電流充電(Constant Current Regulation Mode)
恆定電壓充電（Constant Voltage Regulation Mode）

在手機完全沒電時，充電器先通過電流較小的恆定電流對鋰電池進行充電，使其慢慢恢復活性；一段時間後，充電器會加大恒定電流，並逐步提高電壓，這是鋰電池充電的主要階段；電池電量在80% 左右時，充電器會在恆定電壓下慢慢減小電流的輸入，直到電流低於某個臨界值，此時手機顯示充滿電。

這樣的充電流程，一般都是由手機內置的電源管理芯片進行控制的，而充電器大部分情況下僅僅是根據電源芯片的指令進行調控而已。

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因此，如果要提升手機鋰電池的充電速度，必須在「大電流恆定電流充電」階段下功夫。

在功能機時代，手機對電池容量的要求不高，鋰電池技術也不那麼成熟，為了使鋰電池充電趨於穩定，當時大部分廠商都遵循國家建議的低倍率充電標準「5V 0.2C」— —即充電電壓為5V，充電電流為0.2C（C 代表代表電池充放電的速率，當電池以1C 的電流充電時，1 小時即可完全充滿電。如果是1000mAh 容量的電池，1C 就是指充電電流為1A；2000mAh 容量的電池，1C 就是指充電電流為2A，以此類推）。

但隨著智能手機時代的到來，手機對電量的需求大增，低倍率充電標準已經很難滿足充電的需求。而此時鋰電池技術也有了較大的發展，穩定性更好，充放電的耐受性也有所提升，「快充」開始登上舞台。

什麼是「快充」？

本質上，「快充」就是一種在合理範圍內提高手機充電功率的技術，旨在為手機迅速補充大部分的電量。由於功率與電壓和電流的大小有關，目前「快充」主要分為以下兩種方案：

高壓小電流
低壓大電流

「快充」是一整套的充電解決方案，需要手機內置的電源管理芯片、充電線、充電器三部分共同協調，缺一不可。

iPhone 就是一個典型的反例。儘管iPhone 8、iPhone X 都已經支持快充，但配套的充電頭卻是「5V 1A」的規格，滿負荷時功率也僅僅只有5W，充電效率極低。

早在2013 年，高通就意識到了「快充」對智能手機的重要性，當時就推出了Quick Charge 1.0 標準，通過提高輸入電流來提高充電效率，讓搭載驍龍600 處理器的手機支持「5V 2A」充電。

但由於micro USB 接口的限制，超過2A 的電流很可能會造成損毀的情況，於是高通又想到了另一套解決方案——提高接口的電壓。在把輸入電流限制在2A 以內的情況下，通過提高供電電壓，同樣可以達到提升功率的效果。

經過不斷地改進，高通的Quick Charge 2.0/3.0 可以實現「9V 2A」，也就是以最高18W 的功率進行充電。

（高通Quick Charge的演進，圖片來源：Anand Tech）

「高壓小電流」快充方案啟發了不少同行，聯發科的Pump Express Plus 1.0/2.0、三星的Fast Charge、魅族的mCharge 3.0 都是類似的解決方案。

不過，在高電壓輸入手機之後會有一個降壓過程，此時手機內部會產生熱損耗，導致發熱嚴重。因此，不少採用這套方案的手機在亮屏時都不會激活快充，以防機身過熱。

此外，由於廠商之間存在競爭關係，因此儘管快充實現原理相似，但彼此之間存在兼容性問題，因此要提升充電效率，首要的是選擇兼容性好的充電器。

2014 年，搭載VOOC 閃充的OPPO Find 7 橫空出世，充電功率達到驚人的22W。隨著OPPO 手機的熱賣，「充電五分鐘，通話兩小時」的廣告詞也深入人心，消費者開始認識到「快充」的意義。

VOOC 閃充的快充原理就是「低壓大電流」策略。

由於micro USB 接口限制了輸入電流的大小，因此OPPO 乾脆將整套充電系統進行定制——充電器、充電線、手機內部電路都進行改造，並採用電池多線路充電的方法，使得VOOC 閃存能夠以「 5V 4A」進行充電。

（VOOC 閃充充電器）

VOOC 閃存的好處在於，把充電過程中的發熱組件基本都設置在充電器裡，在實現快充的同時手機不至於過熱。但缺點也比較明顯，一是得配合VOOC 閃充充電器、充電線才能使用，二是整套解決方案成本較高，搭載VOOC 閃充的手機價格都不會太便宜。

歸根結底，手機快充的癥結所在，就是那個小小的micro USB 接口——你可能也注意到了，近年來搭載USB-C 接口（全稱USB Type-C）的手機越來越多，實際上這就是手機接口革命的前兆。USB- C 可以說是未來接口標準的一個交點，有以下幾個重要特性：

支持正反插拔
兼容USB 3.1 標準，最快支持10Gbit/s 傳輸
支持USB Power Delivery 充電協議，最大可以提供100W 的電力，並且可雙向供電
支持DisplayPort，可以輸出音頻與視頻

（USB-C接口的好處，圖片來源：LinkedIn）

目前USB-C 最典型的應用，其實就在任天堂年初發售的新主機Switch 上。僅靠USB-C 接口，Switch 就實現了正反插拔、主機供電、遊戲輸出等功能，讓Switch 能在掌機和主機之間自由切換。這也是為什麼新MacBook、MacBook Pro 都只採用Thunderbolt 3 接口的原因（外觀與USB-C 相同，功能上兼容USB 3.1）。

USB-C 支持USB Power Delivery 充電協議（簡稱為PD 充電協議），得以讓手機充電的輸入電流、電壓都有所突破，最高可達「20V 5A」。