手機快充完全指南：充電原理是什麼？怎麼樣才能充更快？

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——這種現象被稱為「低電量焦慮症」（low battery anxiety）。

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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。愛范兒（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。

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，充電器會加大恆定電流，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晶元進行控制的，而充電器大部分情況下僅僅是根據電源晶元的指令進行調控而已。

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晶元、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 介面的限制，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——提高介面的電壓。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 介面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製——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 快閃記憶體能夠以「5V 4A」進行充電。

VOOC 快閃記憶體的好處在於，把充電過程中的發熱組件基本都設置在充電器里，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 介面——你可能也注意到了，近年來搭載 USB-C 介面（全稱 USB Type-C）的手機越來越多，實際上這就是手機介面革命的前兆。USB- C 可以說是未來介面標準的一個交點，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

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 介面，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 介面的原因（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」。

現階段，USB-C 還處在一個過渡期，並不是所有採用 USB-C 介面的手機功能都兼容 USB 3.1 標準、採用 PD 充電協議，但根據充電頭網的消息，新標準或將於 12 月份公布，屆時，手機市場也許會迎來快充新秩序。

此外，2017 年發布的三款新 iPhone 也都支持 PD 充電協議，採用「高壓小電流」的快充方案，輸入功率可達 15W，不過電量達到 75% 之後功率會降低到 7.5W 左右。

小技巧：怎樣讓手機充電變得更快？

弄清楚手機快充的原理和類型之後，提高手機充電速度的辦法也就一目了然：

• 充電時少玩手機
• 開啟「省電模式」進行充電
• 選用合適的快充充電器

前兩點很好理解，屬於能夠小幅提升充電速度的技巧。

對於採用「高壓小電流」快充方案的手機，由於在手機內部存在降壓過程，會產生熱損耗，因此亮屏時通常都不會激活快充，以防機身過熱。

而開啟「省電模式」（iOS 稱為「低電量模式」）後，手機系統的各項功耗都會有所減少，因此充電速度也就更快。目前，Fast Charging 等號稱能夠讓充電速度變快的 App，也都是採用類似的原理——通過嚴格地控制手機的功耗，來提升手機充電速度。

事實上，選用合適的充電器，看似微不足道，卻是最影響手機充電效率的部分。

• Android

支持快充的 Android 手機，原裝充電器的充電速度通常都是最快的（不過也有反例存在，華為 P9 就沒有標配快充頭）。

如華為 Mate 10 使用標配的 HUAWEI SuperCharge 充電器，就能以「5V 4A」的低壓大電流進行充電，但如果使用其他的充電器，則無法保證快充效果。

如果你不確定自己手頭的充電器是否支持快充，也可以簡單地通過充電頭上標識的參數進行判斷：

「圓圈閃電」標識表示支持高通 Quick Charge 技術，只要你的手機搭載了高通處理器，基本上都可以用這種充電頭實現快充。

「輸出功率」則決定了充電速度的快慢，功率在 15W 以上的充電頭都屬於快充頭。一般來說功率較大的充電頭，充電速度會相對更快一些，但具體還要視機型的支持情況。

比如用小米 6 標配的充電頭，給小米 6 充電能夠以 15W 的功率進行充電，但給紅米 Note 4X（驍龍 625 版）就只能以 10W 的功率充電，雖然都屬於 Quick Charge 的範疇，但充電速度差距明顯。

至於 OPPO 採用的 VOOC 閃充方案，由於定製化程度更高，因此只有使用標配的 VOOC 充電器以及充電線才能實現 20W 功率的快充。

值得一提的是，手機充電的功率是由手機進行控制的，不同標準之間存在「握手協議」。充電器會自動根據手機的指令對輸入功率進行調控，因此不必擔心大功率充電器把燒毀手機的問題。反倒是大功率充電器不容易滿負載運行，因此發熱量會比小功率的充電器更小一點。

• iOS

至於萬年標配 5W 慢充頭的 iPhone，建議購入蘋果官方的 12W 充電器，這也是性價比較高的 iOS 設備快充解決方案。

iPhone 8 / iPhone X 雖然支持快充，但需要額外購買蘋果官方的 29W 充電器以及 Lighting 轉 USB-C 的數據線，二者分別為 388 元和 188 元，也就是你要多花 576 元才能使用 29W 的充電頭。

如果選購 149 元的 12W 的充電器，雖然輸入功率上不如 29W，但已經比 5W 的慢充頭快得多了。根據 AppleInsider 的測試，給 iPhone 8 Plus 充滿電，12W 充電器雖然比 29W 的慢了約 20 分鐘，卻足足比 5W 慢充頭快了一個小時。

此外，12W 充電器還能給舊款的 iPhone 6s、iPhone 7 充電，可以實現最高 10W 的充電功率，這也比原裝的 5W 慢充頭快多了。

在電池技術沒有大步闊進的情況下，「快充」對用戶體驗的確有顯著的提升。但混亂的快充標準、配件的兼容性問題，又成為制約「快充」的短板。

得等到什麼時候，Android 才能統一快充標準，iPhone 才會標配快充頭呢？

作者：肖欽鵬

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