解密手机快充技术

[tianjinlian]

今天要说的事，是目前所有手机的痛点——电池。

　　电池的困扰

　　2004年，笔者还拿着诺基亚6600在课堂上打游戏，那是彩色手机刚刚普及的年代，176*208分辨率的屏幕令人惊艳，比现在买个肾6要激动的多。

　　10年过去了，2K屏幕已成旗舰手机标配，处理器主频，RAM，ROM翻了10倍不只，但唯有手机电池，材质没有本质变化，容量也只不过是从1000多提升到3000毫安时。屏幕，高频处理器、蓝牙、GPS芯片、WiFI等每项功能都在榨干电池，一天两充早就不是梦，充电宝成了标配。

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　　电池核心仍是锂离子，大多数厂商走的，基本是“开源”和“节流”两条路——电池厂商努力提升能量密度加大容量，芯片厂商则在寻求低功耗方案，但这两者都是有上限的：前者手机便携性所限，后者是是技术限制。

　　充电原理

　　既然开源节流效果都不明显，厂商就开始采用“曲线救国“的方案：提高手机的充电速度，从常规的1-2小时变得更短，以此降低充电的时间成本，换取便捷性。

　　电池充电的基本条件是：充电器电压要比电池电压高，才能克服电池的电压使它产生充电电流，完成电荷转移过程。

　　初中物理都学过，功率(P)=电压(U)x电流(I)，在电池电量一定的情况，功率标志着充电速度，可以通过下列三种方式来缩短充电时间：

　　一、电流不变，提升电压

　　二、电压不变，提高电流

　　三、电压、电流两者都提高

　　把充电比喻成水池蓄水，提升电压，会对池壁带来更大压力，带来安全隐患。所以单纯采用提升电压这种方式的还不多。

　　恒压提高电流是更普遍做法，目前手机标配的适配器通常为5V/1A输出，部分厂商将充电电流提升到了2A，一定程度上缩短了手机的充电时间，这确实是一种解决方案，但问题是，首先，2A需要充电器和手机都支持才行，手机上也有控制器，并不是多大电流都能支持，如果用2A充电器给仅支持1A的手机充电，其实输出也只有1A。

　　另外，电流不能无止境提升，大电流充电会产生更多的热量，如果发热速度超过了散热速度，又没有保护机制，电池的温度就会不断升高，寿命降低甚至引起爆炸。所有的电子产品，充电器和产品本身都会限制最大电流。

　　两种常见方式

　　1、高通Quick Charge

高通Quick Charge
高通Quick Charge效果展示
　　芯片巨头高通研发了一种名为 Quick Charge的技术，目前已经是2.0版本，名字上看就知道它的意思：提升充电速度，其原理是电压与电流都加大。将充电电压从5V提高到9V，而充电电流则是由1A提升到1.6A。如果你观察下小米手机4的充电器，就会注意到印有多种电流与电压的标识，它支持这种技术。

　　Quick Charge 2.0需要手机与充电器都符合这一标准才能使用，为了防止老版本手机在充电时被过大电流烧毁，充电器中还加入一个IC控制器判断，不符合Quick Charge标准的也有5V低电压与1A电流伺候。

　　Quick Charge 2.0已经融入到高通骁龙801处理器芯片中。目前支持这一技术的手机与相应的充电器搭配即可支持，例如小米4，三星S5或是HTC One M8，理论上，Quick Charge 2.0比传统USB充电方式快75%。，能在30分钟内为3300毫安时的电池充入60%的电量。

　　这项技术的局限性在与于芯片，这是高通的技术壁垒。虽然骁龙210这种入门货也支持，但非高通芯片，比如魅族的三星Exynos，华为的海思，以及MTK6595等就没办法了。

　　2、OPPO VOOC闪充

　　国产厂商OPPO自己研发了一种VOOC闪充方案，原理是恒压加大电流，但又对这种方式进行了改良，他们的办法是，恒压高电流，将电流提升到了4.5A，由此加快速度。

　　等等，上面不是说电流提升对电池不好吗？

　　常规手机的充电过程，是适配器将220V交流电降压成5V直流电，在手机端通过充电控制电路调整为4.2V左右给电池充电，在电压调控过程中因为功率的损耗会产生发热现象(这也是我们常说手机充电时候会发热的缘故)。VOOC闪充技术将充电控制电路移植到了充电器，将发热源移植到了适配器，转移手机发热问题。

　　VOOC闪充的充电器也有专门的芯片，名为MCU芯片，取代传统充电中的充电控制电路。这颗芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。另外，它的充电口，虽然也是MicroUSB，但有7针，电池也是特制，触点达到了8个。

　　专门的适配器、电池、数据线、电路、接口，所有这一切都满足时候，才能开启闪充，实现4.5A大电流输出输入。如果检测到不支持，会自动使用稳定充电电流实现慢速充电。

22OPPO VOOC闪充对比1A及2A电流充电速度
　　应该说，OPPO这套解决方案效果不错，实测效果好于高通的方案，目前也发展到第二代，并衍生出支持VOOC闪充的车载充电器和充电宝。它的弱点在于，整个充电的每个环节都要改造，成本高，是OPPO专利，目前除了他们自家的几款手机，其他厂商还没有采用的（OPPO似乎也没向外推广过），鉴于OPPO暂时还没有高通的号召力，它的推广难度要大于Quick Charge。

　　另外，你注意到了吗，这两种方案，都只谈到了充到前百分之XX用时多少分钟，而不是100%。

　　这是对电池保护的一种办法，在电池快满的时候，就要控制充电速度。类似与给车加油，到最后快满的时候，需要慢慢点加油枪，避免溢出(特斯拉的超级充电桩也是这样)。

　　现状

　　最后总结下，说了这么多，看似很美好，但遗憾的是，因为手机设计美学比技术更吸引人(能直接拉动销量)，充电这个产业的发展也比硬件迭代的周期长很多，所以电池技术的革新要比理想状况慢很多，我们预估，充电技术要到明年下半年才会看到比较大规模的应用。

　　至于加点燃料能用十几天之类的电池，几乎都还在实验室阶段，或者因为成本、实用性等各种原因无发量产，所以目前，买个充电宝随身带着还是最稳妥的方案……