姓名：石小帆
學(xué)號(hào)：17021210937
轉(zhuǎn)載自：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/31321267
（有少量刪減）
【嵌牛導(dǎo)讀】：手機(jī)幾乎已經(jīng)成為所有人日常生活中所不可或缺的一種隨身物品殿较，給它充電也是一件再日常不過(guò)的事情了，那么大家對(duì)于其充電原理桩蓉，以及如何快充都了解嗎淋纲，下文將給大家?guī)?lái)答案。
【嵌牛鼻子】：手機(jī)快充触机，充電原理
【嵌牛提問(wèn)】：我們平時(shí)使用手機(jī)的時(shí)間帚戳，準(zhǔn)確說(shuō)是扣手機(jī)的時(shí)間越來(lái)越多，相信很多人都很喜歡給自己的手機(jī)進(jìn)行快速充電儡首。那么在了解手機(jī)充電原理的前提下片任，如何做到這一點(diǎn)呢？
【嵌牛正文】：
手機(jī)充電的原理是什么蔬胯？
1991 年对供，索尼和旭化成公司聯(lián)合發(fā)布了首款商用鋰電池，從此氛濒，鋰電池開(kāi)始被廣泛用于數(shù)碼 3C 產(chǎn)品當(dāng)中产场，手機(jī)自然也不例外。愛(ài)范兒（微信號(hào)：ifanr）曾在之前的文章中提及過(guò)鋰電池的工作原理：
鋰電池分為正極和負(fù)極舞竿，正極是鋰化合物京景，負(fù)極主要采用石墨材料，均浸泡在電解液當(dāng)中骗奖。
無(wú)論是放電還是充電确徙，其實(shí)都是鋰離子在電池的正極與負(fù)極之間移動(dòng)醒串、電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程。充電時(shí)鄙皇，由于電場(chǎng)的作用芜赌，鋰離子從正極移動(dòng)到負(fù)極，并存儲(chǔ)能量伴逸；放電時(shí)缠沈，鋰離子在化學(xué)反應(yīng)的作用下從負(fù)極又移動(dòng)到正極，此時(shí)形成電流供電错蝴。
鋰電池充電的速度洲愤，實(shí)際上就是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的速率，也就是所謂「功率」（P）漱竖。簡(jiǎn)單回顧一下中學(xué)物理禽篱，眾所周知：
P=IU
功率 = 電流 * 電壓
電流或電壓越大畜伐，功率也就越大馍惹，鋰電池充電速度理應(yīng)更快。但受到鋰電池本身的限制玛界，在欠壓或過(guò)壓的情況下充電万矾，都會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生損傷，因此鋰電池的充電方式比較特殊慎框，通常分為三個(gè)階段：
恒定電流預(yù)充電（Constant Current Pre-charge Mode）
大電流恒定電流充電 (Constant Current Regulation Mode)
恒定電壓充電（Constant Voltage Regulation Mode）
在手機(jī)完全沒(méi)電時(shí)良狈，充電器先通過(guò)電流較小的恒定電流對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，使其慢慢恢復(fù)活性笨枯；一段時(shí)間后薪丁，充電器會(huì)加大恒定電流，并逐步提高電壓馅精，這是鋰電池充電的主要階段严嗜；電池電量在 80% 左右時(shí)，充電器會(huì)在恒定電壓下慢慢減小電流的輸入洲敢，直到電流低于某個(gè)臨界值漫玄，此時(shí)手機(jī)顯示充滿電。
這樣的充電流程压彭，一般都是由手機(jī)內(nèi)置的電源管理芯片進(jìn)行控制的睦优，而充電器大部分情況下僅僅是根據(jù)電源芯片的指令進(jìn)行調(diào)控而已。
因此壮不，如果要提升手機(jī)鋰電池的充電速度汗盘，必須在「大電流恒定電流充電」階段下功夫。
在功能機(jī)時(shí)代询一，手機(jī)對(duì)電池容量的要求不高隐孽，鋰電池技術(shù)也不那么成熟尸执，為了使鋰電池充電趨于穩(wěn)定，當(dāng)時(shí)大部分廠商都遵循國(guó)家建議的低倍率充電標(biāo)準(zhǔn)「5V 0.2C」——即充電電壓為 5V缓醋，充電電流為 0.2C（C 代表代表電池充放電的速率如失，當(dāng)電池以 1C 的電流充電時(shí)，1 小時(shí)即可完全充滿電送粱。如果是 1000mAh 容量的電池褪贵，1C 就是指充電電流為 1A；2000mAh 容量的電池抗俄，1C 就是指充電電流為 2A脆丁，以此類推）。
但隨著智能手機(jī)時(shí)代的到來(lái)动雹，手機(jī)對(duì)電量的需求大增槽卫，低倍率充電標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很難滿足充電的需求。而此時(shí)鋰電池技術(shù)也有了較大的發(fā)展胰蝠，穩(wěn)定性更好歼培，充放電的耐受性也有所提升，「快充」開(kāi)始登上舞臺(tái)茸塞。
什么是「快充」躲庄？
本質(zhì)上，「快充」就是一種在合理范圍內(nèi)提高手機(jī)充電功率的技術(shù)钾虐，旨在為手機(jī)迅速補(bǔ)充大部分的電量噪窘。由于功率與電壓和電流的大小有關(guān)，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效扫，需要手機(jī)內(nèi)置的電源管理芯片倔监、充電線、充電器三部分共同協(xié)調(diào)菌仁，缺一不可浩习。
iPhone 就是一個(gè)典型的反例。盡管 iPhone 8掘托、iPhone X 都已經(jīng)支持快充瘦锹，但配套的充電頭卻是「5V 1A」的規(guī)格，滿負(fù)荷時(shí)功率也僅僅只有 5W闪盔，充電效率極低弯院。
早在 2013 年，高通就意識(shí)到了「快充」對(duì)智能手機(jī)的重要性泪掀，當(dāng)時(shí)就推出了 Quick Charge 1.0 標(biāo)準(zhǔn)听绳，通過(guò)提高輸入電流來(lái)提高充電效率，讓搭載驍龍 600 處理器的手機(jī)支持「5V 2A」充電异赫。
但由于 micro USB 接口的限制椅挣，超過(guò) 2A 的電流很可能會(huì)造成損毀的情況头岔，于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(nèi)的情況下鼠证，通過(guò)提高供電電壓峡竣，同樣可以達(dá)到提升功率的效果。
經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)量九，高通的 Quick Charge 2.0/3.0 可以實(shí)現(xiàn)「9V 2A」适掰，也就是以最高 18W 的功率進(jìn)行充電。
（高通 Quick Charge 的演進(jìn)荠列，圖片來(lái)源：Anand Tech）
「高壓小電流」快充方案啟發(fā)了不少同行类浪，聯(lián)發(fā)科的 Pump Express Plus 1.0/2.0、三星的 Fast Charge肌似、魅族的 mCharge 3.0 都是類似的解決方案费就。
不過(guò)，在高電壓輸入手機(jī)之后會(huì)有一個(gè)降壓過(guò)程川队，此時(shí)手機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱損耗力细，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重。因此呼寸，不少采用這套方案的手機(jī)在亮屏?xí)r都不會(huì)激活快充艳汽，以防機(jī)身過(guò)熱猴贰。
此外对雪，由于廠商之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，因此盡管快充實(shí)現(xiàn)原理相似米绕，但彼此之間存在兼容性問(wèn)題瑟捣，因此要提升充電效率，首要的是選擇兼容性好的充電器栅干。
2014 年迈套，搭載 VOOC 閃充的 OPPO Find 7 橫空出世，充電功率達(dá)到驚人的 22W碱鳞。隨著 OPPO 手機(jī)的熱賣桑李，「充電五分鐘，通話兩小時(shí)」的廣告詞也深入人心窿给，消費(fèi)者開(kāi)始認(rèn)識(shí)到「快充」的意義贵白。
VOOC 閃充的快充原理就是「低壓大電流」策略。
由于 micro USB 接口限制了輸入電流的大小崩泡，因此 OPPO 干脆將整套充電系統(tǒng)進(jìn)行定制——充電器禁荒、充電線、手機(jī)內(nèi)部電路都進(jìn)行改造角撞，并采用電池多線路充電的方法呛伴，使得 VOOC 閃存能夠以「5V 4A」進(jìn)行充電勃痴。
（VOOC 閃充充電器）
VOOC 閃存的好處在于，把充電過(guò)程中的發(fā)熱組件基本都設(shè)置在充電器里热康，在實(shí)現(xiàn)快充的同時(shí)手機(jī)不至于過(guò)熱沛申。但缺點(diǎn)也比較明顯，一是得配合 VOOC 閃充充電器姐军、充電線才能使用污它， 二是整套解決方案成本較高，搭載 VOOC 閃充的手機(jī)價(jià)格都不會(huì)太便宜庶弃。
歸根結(jié)底衫贬，手機(jī)快充的癥結(jié)所在，就是那個(gè)小小的 micro USB 接口——你可能也注意到了歇攻，近年來(lái)搭載 USB-C 接口（全稱 USB Type-C）的手機(jī)越來(lái)越多固惯，實(shí)際上這就是手機(jī)接口革命的前兆。USB- C 可以說(shuō)是未來(lái)接口標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)交點(diǎn)缴守，有以下幾個(gè)重要特性：
支持正反插拔
兼容 USB 3.1 標(biāo)準(zhǔn)葬毫，最快支持 10Gbit/s 傳輸
支持 USB Power Delivery 充電協(xié)議，最大可以提供 100W 的電力屡穗，并且可雙向供電
支持 DisplayPort贴捡，可以輸出音頻與視頻
（USB-C 接口的好處，圖片來(lái)源：LinkedIn）
目前 USB-C 最典型的應(yīng)用村砂，其實(shí)就在任天堂年初發(fā)售的新主機(jī) Switch 上烂斋。僅靠 USB-C 接口，Switch 就實(shí)現(xiàn)了正反插拔础废、主機(jī)供電纸俭、游戲輸出等功能灸眼，讓 Switch 能在掌機(jī)和主機(jī)之間自由切換匹中。這也是為什么新 MacBook洋丐、MacBook Pro 都只采用 Thunderbolt 3 接口的原因（外觀與 USB-C 相同，功能上兼容 USB 3.1）蒿讥。
USB-C 支持 USB Power Delivery 充電協(xié)議（簡(jiǎn)稱為 PD 充電協(xié)議）蝶念，得以讓手機(jī)充電的輸入電流、電壓都有所突破芋绸，最高可達(dá)「20V 5A」媒殉。
（新 MacBook Pro 搭載了四個(gè) USB-C 接口）
現(xiàn)階段，USB-C 還處在一個(gè)過(guò)渡期侥钳，并不是所有采用 USB-C 接口的手機(jī)功能都兼容 USB 3.1 標(biāo)準(zhǔn)适袜、采用 PD 充電協(xié)議，但根據(jù)充電頭網(wǎng)的消息舷夺，新標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⒂?12 月份公布苦酱，屆時(shí)售貌，手機(jī)市場(chǎng)也許會(huì)迎來(lái)快充新秩序。
此外疫萤，2017 年發(fā)布的三款新 iPhone 也都支持 PD 充電協(xié)議颂跨，采用「高壓小電流」的快充方案，輸入功率可達(dá) 15W扯饶，不過(guò)電量達(dá)到 75% 之后功率會(huì)降低到 7.5W 左右恒削。
（iPhone 8 Plus 快充實(shí)測(cè)，圖片來(lái)源：@李小白 nemo）
小技巧：怎樣讓手機(jī)充電變得更快尾序？
弄清楚手機(jī)快充的原理和類型之后钓丰，提高手機(jī)充電速度的辦法也就一目了然：
充電時(shí)少玩手機(jī)
開(kāi)啟「省電模式」進(jìn)行充電
選用合適的快充充電器
前兩點(diǎn)很好理解，屬于能夠小幅提升充電速度的技巧每币。
對(duì)于采用「高壓小電流」快充方案的手機(jī)携丁，由于在手機(jī)內(nèi)部存在降壓過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生熱損耗兰怠，因此亮屏?xí)r通常都不會(huì)激活快充梦鉴，以防機(jī)身過(guò)熱。
而開(kāi)啟「省電模式」（iOS 稱為「低電量模式」）后揭保，手機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)功耗都會(huì)有所減少肥橙，因此充電速度也就更快。目前秸侣，F(xiàn)ast Charging 等號(hào)稱能夠讓充電速度變快的 App存筏，也都是采用類似的原理——通過(guò)嚴(yán)格地控制手機(jī)的功耗，來(lái)提升手機(jī)充電速度塔次。
（iPhone 的「低電量模式」開(kāi)關(guān)）
事實(shí)上方篮，選用合適的充電器，看似微不足道励负，卻是最影響手機(jī)充電效率的部分。
Android
支持快充的 Android 手機(jī)匕得，原裝充電器的充電速度通常都是最快的（不過(guò)也有反例存在继榆，華為 P9 就沒(méi)有標(biāo)配快充頭）。
如華為 Mate 10 使用標(biāo)配的 HUAWEI SuperCharge 充電器汁掠，就能以「5V 4A」的低壓大電流進(jìn)行充電略吨，但如果使用其他的充電器，則無(wú)法保證快充效果考阱。
如果你不確定自己手頭的充電器是否支持快充翠忠，也可以簡(jiǎn)單地通過(guò)充電頭上標(biāo)識(shí)的參數(shù)進(jìn)行判斷：
「圓圈閃電」標(biāo)識(shí)表示支持高通 Quick Charge 技術(shù)，只要你的手機(jī)搭載了高通處理器乞榨，基本上都可以用這種充電頭實(shí)現(xiàn)快充秽之。
「輸出功率」則決定了充電速度的快慢当娱，功率在 15W 以上的充電頭都屬于快充頭。一般來(lái)說(shuō)功率較大的充電頭考榨，充電速度會(huì)相對(duì)更快一些跨细，但具體還要視機(jī)型的支持情況。
比如用小米 6 標(biāo)配的充電頭河质，給小米 6 充電能夠以 15W 的功率進(jìn)行充電冀惭，但給紅米 Note 4X（驍龍 625 版）就只能以 10W 的功率充電，雖然都屬于 Quick Charge 的范疇掀鹅，但充電速度差距明顯散休。
至于 OPPO 采用的 VOOC 閃充方案，由于定制化程度更高乐尊，因此只有使用標(biāo)配的 VOOC 充電器以及充電線才能實(shí)現(xiàn) 20W 功率的快充溃槐。
值得一提的是，手機(jī)充電的功率是由手機(jī)進(jìn)行控制的科吭，不同標(biāo)準(zhǔn)之間存在「握手協(xié)議」昏滴。充電器會(huì)自動(dòng)根據(jù)手機(jī)的指令對(duì)輸入功率進(jìn)行調(diào)控，因此不必?fù)?dān)心大功率充電器把燒毀手機(jī)的問(wèn)題对人。反倒是大功率充電器不容易滿負(fù)載運(yùn)行谣殊，因此發(fā)熱量會(huì)比小功率的充電器更小一點(diǎn)。
iOS
至于萬(wàn)年標(biāo)配 5W 慢充頭的 iPhone牺弄，建議購(gòu)入蘋果官方的 12W 充電器姻几，這也是性價(jià)比較高的 iOS 設(shè)備快充解決方案。
iPhone 8 / iPhone X 雖然支持快充势告，但需要額外購(gòu)買蘋果官方的 29W 充電器以及 Lighting 轉(zhuǎn) USB-C 的數(shù)據(jù)線蛇捌，二者分別為 388 元和 188 元，也就是你要多花 576 元才能使用 29W 的充電頭咱台。
如果選購(gòu) 149 元的 12W 的充電器络拌，雖然輸入功率上不如 29W，但已經(jīng)比 5W 的慢充頭快得多了回溺。根據(jù) AppleInsider 的測(cè)試春贸，給 iPhone 8 Plus 充滿電，12W 充電器雖然比 29W 的慢了約 20 分鐘遗遵，卻足足比 5W 慢充頭快了一個(gè)小時(shí)萍恕。
（iPhone 8 Plus 充電測(cè)試，圖片來(lái)源：AppleInsider）
此外车要，12W 充電器還能給舊款的 iPhone 6s允粤、iPhone 7 充電，可以實(shí)現(xiàn)最高 10W 的充電功率，這也比原裝的 5W 慢充頭快多了类垫。
在電池技術(shù)沒(méi)有大步闊進(jìn)的情況下司光，「快充」對(duì)用戶體驗(yàn)的確有顯著的提升。但混亂的快充標(biāo)準(zhǔn)阔挠、配件的兼容性問(wèn)題飘庄，又成為制約「快充」的短板。
得等到什么時(shí)候购撼，Android 才能統(tǒng)一快充標(biāo)準(zhǔn)跪削，iPhone 才會(huì)標(biāo)配快充頭呢？
