機智堂：解密手機快充技術

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今天要的事，是目前所有手機的痛點——電池。

電池的困擾

2004年，筆者還拿諾基亞6600在課堂上打游戲，那是彩色手機剛剛普及的年代，176*208分辨率的屏幕令人驚艷，比現在買個腎6要激動的多。

10年過去了，2K屏幕已成旗艦手機標配，處理器主頻，RAM，ROM翻了10倍不只，但唯有手機電池，不但沒有本質變化，甚至容量也只不過是從1000多提升到3000毫安時，除了屏幕，高頻處理器、藍芽、GPS晶片、WiFI等每項功能都在榨乾電池，一天兩充早就不是夢，充電寶成了標配。

電池核心仍是鋰離子，大多數廠商走的，基本是“開源”和“節流”兩條路——電池廠商努力提升能量密度加大容量，但這兩者都是有上限的：前者是技術限制，后者是手機便攜性所限；晶片廠商則在尋求低功耗方案，但似乎趕不上硬件水準提升速度。

充電原理

既然開源節流效果都不明顯，廠商就開始採用“曲線救國“的方案：提高手機的充電速度，從常規的1-2小時變得更短，以此降低充電的時間成本，換取便捷性。

向電池充電的基本條件是：充電器電壓要比電池電壓高，才能克服電池的電壓使它生充電電流，完成電荷轉移過程。

初中物理都學過，功率(P)=電壓(U)x電流(I)，在電池電量一定的情況，功率標志著充電速度，可以通過下列三種方式來縮短充電時間：

一、電流不變，提升電壓

二、電壓不變，提高電流

三、電壓、電流兩者都提高

多數工程師願意把充電比喻成水池蓄水，提升電壓，會對池壁帶來更大壓力，帶來安全隱患。所以單純採用提升電壓這種方式的還不多。

恆壓提高電流是更普遍做法，目前手機標配的適配器通常為5V/1A輸出，部分廠商將充電電流提升到了2A，一定程度上縮短了手機的充電時間，這確實是一種解決方案，但問題是，首先，2A需要充電器和手機都支持才行，手機上也有控制器，並不是多大電流都能支持，如果用2A給僅支持1A的手機充電，其實輸出也只有1A。

另外，電流不能無止境提升，大電流充電會生更多的熱量，如果發熱速度超過了散熱速度，又沒有保護機制，電池的溫度就會不斷升高，壽命降低甚至引起爆炸。所以几乎所有的電子品，充電器和品本身都會限制最大電流。

兩種常見方式

1、高通Quick Charge

晶片巨頭高通研發了一種名為 Quick Charge的技術，目前已經是2.0版本，名字上看就知道它的意思：提升充電速度，其原理是電壓與電流都加大。將充電電壓從5V提高到9V，而充電電流則是由1A提升到1.6A。如果你觀察下小米手機4的充電器，就會注意到印有多種電流與電壓的標識，它支持這種技術。

Quick Charge 2.0需要手機與充電器都符合這一標準才能使用，為了防止老版本手機在充電時被過大的電流燒毀，充電器當中還需要加入一個IC控制器判斷，不符合的也有5V低電壓與1A電流伺候。

Quick Charge 2.0已經融入到高通驍龍801處理器晶片中。目前支持這一技術的手機與相應的充電器搭配即可支持，例如小米4，三星S5或是HTC One M8，理論上上，Quick Charge 2.0比傳統USB充電方式快75%。，能在30分鐘內為3300毫安時的電池充入60%的電量。

這項技術的局限性在與於晶片，這是高通的技術壁壘。雖然驍龍210這種入門貨也支持，但非高通晶片，比如魅族的三星Exynos，華為的海思，以及MTK6595等就沒辦法了。

2、OPPO VOOC閃充

國廠商OPPO自己研發了一種VOOC閃充方案，原理是恆壓加大電流，但又對這種方式進行了改良，他們的辦法是，恆壓高電流，將電流提升到了4.5A，由此加快速度。

等等，上面不是電流提升對電池不好嗎？

常規手機的充電過程，是適配器將220V交流電降壓成5V直流電，在手機端通過充電控制電路調整為4.2V左右給電池充電，在電壓調控過程中因為功率的損耗會生發熱現象(這也是我們常手機充電時候會發熱的緣故)。VOOC閃充技術將充電控制電路移植到了充電器，將發熱源移植到了適配器，轉移手機發熱問題。

VOOC閃充的充電器也有專門的晶片，名為MCU晶片，取代傳統充電中的充電控制電路。這顆晶片可以自動識別當前充電設備是否支持VOOC閃充。另外，它的充電口，雖然也是MicroUSB，但有7針，電池也是特製，觸點則達到了8個。

專門的適配器、電池、數據、電路、介面，所有這一切都滿足時候，才能開啟閃充，實現4.5A大電流輸出輸入。如果檢測到不支持，會自動使用穩定充電電流實現慢速充電。

應該，OPPO這套解決方案效果不錯，實測效果好於高通的方案，目前也發展到第二代，並衍生出支持VOOC閃充的車載充電器和充電寶。它的弱點在於，整個充電的每個環節都要改造，成本高，是OPPO專利，目前除了他們自家的幾款手機，其他廠商還沒有採用的，鑒於OPPO還沒有高通的號召力，它的推廣難度要大於Quick Charge。

另外，你注意到了嗎，這兩種方案，都只談到了充到前百分之XX用時多少分鐘，而不是100%。

這是對電池保護的一種辦法，在電池快滿的時候，就要控制充電速度。類似與給車加油，到最后快滿的時候，需要慢慢點加油槍，避免溢出(特斯拉的超級充電樁也是這樣)。

現狀

最后總結下，了這麼多，看似很美好，但遺憾的是，因為手機設計美學比技術更吸引人(能直接拉動銷量)，充電這個業的發展也比硬件迭代的周期長很多，所以電池技術的革新恐怕要比理想狀況慢很多，我們預估充技術需要到明年下半年才會看到比較大規模的應用。

至於加點燃料能用十幾天之類的電池，几乎都還在實驗室階段，或者因為唱本、實用性等各種原因無發量，所以目前，買個充電寶隨身帶還是最穩妥的方案……