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隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)的性能愈發(fā)強(qiáng)大，普及度也是越來(lái)越高，而它在我們的日常生活中的地位更是水漲船高。但是在電池技術(shù)沒(méi)有什么突破性發(fā)展的今天，續(xù)航成了所有手機(jī)不得不提的一項(xiàng)參數(shù)，而充電作為其中不可或缺的一環(huán)，也是被各大手機(jī)廠商不遺余力地進(jìn)行宣傳。今天小七就和大家來(lái)聊一下手機(jī)充電技術(shù)的發(fā)展，由于小七本人知識(shí)有限，文中若有任何錯(cuò)誤歡迎大家指出。
前排提示：本文沒(méi)有提及無(wú)線充電
充電知識(shí)
在繼續(xù)后面的故事之前，我們需要先補(bǔ)充一點(diǎn)基礎(chǔ)的充電方面的知識(shí)。
知識(shí)點(diǎn)①：充電的電壓以及發(fā)熱
目前大多數(shù)手機(jī)使用的電芯都是單鋰或者多并鋰組成，電芯工作電壓在3.0V~4.4V之間，均壓平臺(tái)3.6V-3.8V。當(dāng)進(jìn)行充電行為時(shí)，電能進(jìn)入手機(jī)后通過(guò)手機(jī)內(nèi)的降壓電路處理后再輸出3.3~4.5V左右的電壓給電池充電。而這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換壓降過(guò)程，就是由手機(jī)內(nèi)的充電管理IC模塊負(fù)責(zé)。
這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換壓降過(guò)程會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱，電壓差距越大產(chǎn)生的熱量會(huì)越多。
知識(shí)點(diǎn)②：充電的電流以及功率
手機(jī)充電時(shí)的電流并不是一直不變的。優(yōu)秀的充電方案應(yīng)該是手機(jī)需要多大的功率，充電器就給多大的功率，而不是手機(jī)只能被動(dòng)地接受充電器一成不變的功率。
當(dāng)手機(jī)處于低電量的時(shí)候，手機(jī)會(huì)要求充電器火力全開(kāi)，這就是所謂的充電峰值。在這個(gè)時(shí)候充電速度非?？?，但是損耗和發(fā)熱也很大。
充電時(shí)，隨著手機(jī)電量的上升，充電的功率往往是逐漸下降的。當(dāng)手機(jī)的電量充到60%~80%的時(shí)候（具體看手機(jī)廠商的設(shè)定），充電電流會(huì)減小，以達(dá)到減少電池?fù)p耗和手機(jī)發(fā)熱量等目的。
在后面這個(gè)階段，電流往往只有幾百毫安甚至更小，充電的功率也很小（相對(duì)而言），也就是我們常說(shuō)的涓流充電。
需要注意的是，涓流充電是大功率充電時(shí)代的產(chǎn)物，對(duì)于5V/500mA的充電器是沒(méi)有涓流充電這么一說(shuō)的。（電流本來(lái)就很?。?/p>
下面開(kāi)始正文，本文分為“史前”時(shí)期、初露鋒芒、快充現(xiàn)世、高低之爭(zhēng)和一統(tǒng)天下五個(gè)部分。
“史前”時(shí)期
我們先來(lái)說(shuō)一下當(dāng)年功能機(jī)還統(tǒng)治著地球的時(shí)期，比較早期的充電器和現(xiàn)在的充電器主要有三個(gè)比較明顯的區(qū)別：
① 以前的充電器并不像現(xiàn)在這樣數(shù)據(jù)線和適配器（充電頭）分開(kāi)，而是一體的，也就是充電頭連著數(shù)據(jù)線；
② 以前的充電器功率其實(shí)很小，一般都是5V/500mA,也就是2.5W（瓦）的功率；
③ 以前的充電器單純只能充電，而現(xiàn)在負(fù)責(zé)的充電器把數(shù)據(jù)線拔下來(lái)接到電腦上還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（同時(shí)也能充電）。
▲圖左為老式一體充電器（黑），右為新式分體式充電器（白）
注：此處并非指分體的充電器要優(yōu)于一體的充電器，實(shí)際上兩者各有優(yōu)劣
為什么當(dāng)時(shí)的充電器功率這么小呢？主要原因有兩個(gè)：
① 手機(jī)相對(duì)功能少，耗電少，因此電池也?。ù蠖鄶?shù)是幾百毫安時(shí)/mAh），不需要太大功率的充電器；
② 大功率的充電器制造難度大，成本高，在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下顯然不劃算。
但是隨著手機(jī)的發(fā)展，尤其是安卓手機(jī)的崛起，手機(jī)功能也開(kāi)始增多，耗電量也開(kāi)始增大，電池容量也開(kāi)始突飛猛進(jìn)，到了動(dòng)則上千毫安時(shí)的時(shí)代。這個(gè)時(shí)候如果還是繼續(xù)使用著5V/500mA的充電器，那么就會(huì)出現(xiàn)充電非常慢，而且會(huì)出現(xiàn)邊充電邊玩手機(jī)，電量還是越來(lái)越少的這種”入不敷出”的情況。
在智能手機(jī)萌芽的時(shí)候，USB接口在手機(jī)上也隨之普及開(kāi)來(lái)。而手機(jī)充電技術(shù)的變革，就從這里開(kāi)始了。
初露鋒芒
比較早開(kāi)始出現(xiàn)的充電標(biāo)準(zhǔn)是USB BC 1.2（BC是Battery Charge的簡(jiǎn)稱）。
USB規(guī)格第一次是于1995年，由Intel（英特爾）、NEC（日本電氣株式會(huì)社）、Compaq（康柏）、DEC（美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司）、IBM（國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司）、Microsoft（微軟）、Northern Telecom（北方電信公司）等七家公司組成的USB IF（USB Implement Forum）共同提出。
BC 1.2的出現(xiàn)，讓同時(shí)進(jìn)行充電和數(shù)據(jù)傳輸成為了主流。
USB BC1.2標(biāo)準(zhǔn)由USB IF協(xié)會(huì)于2010年頒布，指的是可直接為關(guān)閉的便攜式設(shè)備電池充電，成為建立通過(guò)USB端口為電池充電的正確方式的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。
說(shuō)白了，BC1.2就是可以給包括手機(jī)在內(nèi)的便攜式設(shè)備使用USB接口充電（包括關(guān)機(jī)充電）的一套官方標(biāo)準(zhǔn)。
BC 1.2出來(lái)之前，除了日漸強(qiáng)大的智能手機(jī)，諸如數(shù)碼相機(jī)、DV等便攜式設(shè)備也開(kāi)始逐漸受到人們的青睞。這些便攜式設(shè)備與電腦之間的數(shù)據(jù)交換也變得頻繁了許多，因此，USB接口在這些設(shè)備上開(kāi)始普遍起來(lái)。
盡管USB接口出現(xiàn)的目的是為了傳輸數(shù)據(jù)和連接諸如鍵盤(pán)鼠標(biāo)的設(shè)備而并不是充電，但是在這時(shí)候，如果能使用USB接口給這些設(shè)備充電，那么就會(huì)方便很多，USB BC 1.2也就應(yīng)運(yùn)而生了。
目前市面上主流的USB接口可以分為USB 2.0和USB 3.0兩種，其中兩者的電壓都是5V，而電流方面USB 2.0為500mA，USB 3.0為900mA。
注：
① USB 3.1 gen1其實(shí)就是USB 3.0的馬甲版（最大傳輸速率仍然是5Gb/s），而USB 3.1 gen2才是升級(jí)版，最大傳輸速率可達(dá)10Gb/s，最大輸出電壓/電流可達(dá)20V/5A）；
② 傳輸數(shù)據(jù)的USB 2.0的線纜中只有四根線，充電的MicroUSB 2.0線纜中有五個(gè)觸點(diǎn)，而USB 3.0中升級(jí)為了九根線；
③ 常見(jiàn)的USB分線器/集線器/HUB等可以將一個(gè)USB接口分出多個(gè)USB接口的設(shè)備，在沒(méi)有獨(dú)立外接電源的情況下，很有可能因?yàn)榻o每個(gè)USB接口提供的電流不足而導(dǎo)致連接在該USB接口上的設(shè)備無(wú)法正常使用甚至是損壞，因此大家在使用這類產(chǎn)品的時(shí)候一定要小心。
USB BC 1.2最大的功勞就是使得USB充電的最大電流能夠達(dá)到1500mA也就是1.5A，盡管它沒(méi)有提升電壓（因?yàn)橐m配其他便攜設(shè)備），但是將電流提升到1.5A之后，USB接口充電的最大功率就能夠達(dá)到7.5瓦（W），這個(gè)時(shí)候的USB BC 1.2已經(jīng)足夠應(yīng)付當(dāng)時(shí)的手機(jī)充電了。
USB BC 1.2的出現(xiàn)不僅使得當(dāng)時(shí)的USB充電規(guī)范混亂的場(chǎng)面得到了規(guī)范，而且它對(duì)于集線器/分線器/HUB也有著很好的支持，特別需要注意的是，為了保證每個(gè)接口能有足夠的電流，支持BC 1.2的集線器/分線器/HUB往往都需要外接電源。
▲圖為USB BC 1.2工作方案
前排提示：千萬(wàn)不要小看USB IF協(xié)會(huì)哦
快充現(xiàn)世
盡管USB BC 1.2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)能滿足當(dāng)時(shí)的充電需求，但是科技的發(fā)展是無(wú)止境的。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，對(duì)充電的速度再次提出了更高的要求。而就在這個(gè)時(shí)候，發(fā)布USB BC 1.2標(biāo)準(zhǔn)的USB IF協(xié)會(huì)居然沒(méi)有給出一套可行的解決方案，而這就為后來(lái)的快充標(biāo)準(zhǔn)大混戰(zhàn)埋下了伏筆。
到了2013，高通大佬就出場(chǎng)了。當(dāng)時(shí)高通一拍桌子，振臂一呼：同志們，跟著我有肉吃！它率先突破了USB IF協(xié)會(huì)關(guān)于USB BC 1.2標(biāo)準(zhǔn)中的1.5A的最大電流限制，將其提升到了2A也就是10W的功率（5V/2A），充電速度大幅提升。
這就是高通的QuickCharge快充1.0版本，也就是QC 1.0快充。
了解高通的同學(xué)應(yīng)該都知道，高通在手機(jī)芯片和通信專利方面可謂是一方巨擘，而憑借著這個(gè)霸主級(jí)別的地位優(yōu)勢(shì)，高通可以迅速推廣自己的QC快充標(biāo)準(zhǔn)。然后，就可以坐著收QC標(biāo)準(zhǔn)的授權(quán)費(fèi)。
而到了2014年，情況就有些不一樣了，這個(gè)時(shí)候雖然Type-C的數(shù)據(jù)線已經(jīng)面世，但卻還沒(méi)有普及，手機(jī)上依舊還使用著MicroUSB 2.0接口的數(shù)據(jù)線（也就是大家常說(shuō)的安卓線）。前面我們已經(jīng)提到了，由于MicroUSB 2.0的數(shù)據(jù)線內(nèi)部只有四根線，對(duì)電流的承載能力非常有限，2A基本就是極限了，而Type-C接口優(yōu)于設(shè)計(jì)的優(yōu)越性，接口的觸點(diǎn)非常多，因此內(nèi)部可以增加的線比MicroUSB 2.0要多得多,最大可支持5A的電流。所以Type-C接口與生俱來(lái)就對(duì)大電流有著極大的友好。
▲圖左為T(mén)ype-C型接口，圖右為MicroUSB 2.0接口
注：
① Type-C接口只是一種接口類型，由于體積小，正反可插，以及可以兼容諸多協(xié)議，因此有著“數(shù)據(jù)接口的終極形態(tài)”之稱，但也因?yàn)槠浼嫒萘酥T多協(xié)議，可以集成視頻、音頻、數(shù)據(jù)、供電等各種接口和協(xié)議（如雷電三），導(dǎo)致目前市面上的Type-C接口功能不一，對(duì)新手來(lái)說(shuō)比較不友好。
② 常見(jiàn)的MicroUSB除了2.0，還有MicroUSB 3.0，手機(jī)上有三星的note3和s5采用了這種接口。但是由于MicroUSB 3.0體積太大，因此后來(lái)就沒(méi)有手機(jī)采用這種接口了，反倒是移動(dòng)硬盤(pán)現(xiàn)在用的比較多。
▲圖為MicroUSB 3.0數(shù)據(jù)接口
注：以下提及的MicroUSB如無(wú)標(biāo)注則均為MicroUSB 2.0
高低之爭(zhēng)
我們繼續(xù)回到2014年。
而這個(gè)時(shí)候，如果還要繼續(xù)通過(guò)增大電流的方法來(lái)提升充電功率，MicroUSB那孱弱的身軀可承受不了這巨大的電流。于是乎，以高通QC為首的高壓快充方案和以O(shè)PPO VOOC為首的低壓大電流快充方案就此分道揚(yáng)鑣，而快充協(xié)議的混戰(zhàn)也從此展開(kāi)。
先來(lái)說(shuō)說(shuō)高通這邊的高壓快充方案。
我們都知道P（功率）=U（電壓）*I（電流），而既然當(dāng)時(shí)增大電流不行，那就增大電壓?jiǎn)h，同樣是18W功率的快充，如果要用5V電壓的話，電流已經(jīng)超過(guò)了3A，正常的MicroUSB是絕對(duì)受不了的。而使用12V的電壓，電流就只需要1.5A，一下子電流就降下來(lái)了。這種方案的一大好處就是成本比較低，而壞處就是將充電器的電壓升到這么高，在二次降壓過(guò)程中手機(jī)的充電管理IC產(chǎn)生的熱量也是極大的，所以高壓快充的一大特點(diǎn)就是手機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。
注意，1.5A是QC標(biāo)準(zhǔn)比較推薦的電流，因?yàn)?A是Micro USB的極限，業(yè)界的普遍共識(shí)是，不要把器件用到極限值，而是要預(yù)留余量。
▲圖為高壓快充方案示意圖
接下來(lái)我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)OPPO的VOOC低壓大電流快充。
▲圖為低壓大電流快充原理示意圖
和高通不同，OPPO這邊采用的是另外一種解決方案。不是說(shuō)正常的MicroUSB數(shù)據(jù)線承載不了這么大的電流嘛，那就把充電器從頭到尾徹底改造一番。OPPO采用在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)相當(dāng)另類的解決方案，在普通的MicroUSB數(shù)據(jù)線中增加了兩個(gè)觸點(diǎn)，使得內(nèi)部變成了七根線，充電頭也因?yàn)檎狭薎C電路而變得奇大無(wú)比。
▲圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
不僅如此，因?yàn)閺念^改造電路，所以數(shù)據(jù)線只能用官方的特制數(shù)據(jù)線，一般的數(shù)據(jù)線無(wú)法達(dá)到快充的效果，而且這樣做的成本也很高，大電流充電對(duì)于電池的損耗也更為明顯，很多使用初期的VOOC快充的手機(jī)在使用大約一年之后，電池續(xù)航嚴(yán)重下降。
但是，付出了如此沉重的代價(jià)，OPPO也不是沒(méi)有收獲的。
初代的VOOC快充就憑借著5V/5A的25W超大功率，在充電速度上一騎絕塵，使得其余手機(jī)都難以望其項(xiàng)背。而由于它將發(fā)熱源外置到充電器中，手機(jī)在充電時(shí)發(fā)熱量明顯小于高壓快充方案。既然VOOC快充如此優(yōu)秀，OPPO自然也不能藏著掖著，于是乎……
充電五分鐘，通話兩小時(shí)的廣告詞響徹大江南北。
▲圖為OPPO R11官方宣傳文案
低壓大電流方案雖然成本高，且對(duì)充電設(shè)備有比較高的要求（尤其是線材），但是手機(jī)上的發(fā)熱量小，充電速度更快。
一統(tǒng)天下
大家當(dāng)然不可能傻乎乎地去給高通送錢(qián)，在利益的驅(qū)使下，各家廠商也開(kāi)始著手研發(fā)自己的快充標(biāo)準(zhǔn)。
下面來(lái)說(shuō)一些比較主流的快充。
隨后聯(lián)發(fā)科也推出自己的Pump Express（PE）和后來(lái)的Pump Express Plus（PEP）快充，而魅族的mCharge快充就是基于此，華為早期推出了Fast Charge Protocol（fsp）快充，國(guó)際巨頭三星也有自己的AFC（Adaptive Fast Charging）快充，而小米和努比亞等一眾使用高通SoC作為自己旗艦手機(jī)SoC的廠商也是使用的高通的QC快充。以上提到的這些都是使用的高壓快充方案。
當(dāng)然低壓大電流方案這邊也不是沒(méi)有援軍，比如說(shuō)一加。一加CEO劉作虎作為OPPO前高管，盡管一加使用的是高通的SoC，但是在一加推出自己的快充方案時(shí)，還是選擇了低壓大電流方案，也就是一加Dash閃充。
看到這里是不是覺(jué)得高壓快充方案已經(jīng)贏得了勝利，低壓方案只能在一旁茍延殘喘？
當(dāng)然不是！事情在2016年發(fā)生了轉(zhuǎn)變。
2016年，Type-C接口已經(jīng)普及得七七八八了，安卓旗艦手機(jī)基本都是使用這種接口，這就為低壓方案的翻身提供了有利條件。（盡管Type-C接口支持大電流，但是其線材依舊比較粗）
這一年，華為改變了快充方案，推出了自家的另一類快充（scp），全稱Super Charge Protocol，搭載的機(jī)型有榮耀Magic、Mate9和P10/plus，使用的是4.5V/5A的低壓大電流方案。
而聯(lián)發(fā)科這邊的PEP快充，也轉(zhuǎn)投了低壓方案，魅族最新發(fā)布的旗艦Pro7 Plus搭載的mCharge4.0也是使用了低壓方案，早前的mCharge3.0屬于高壓快充方案（24W），充電器輸出電壓最高可達(dá)12V；而mCharge4.0（25W）屬于低壓大電流方案，充電器輸出電壓5V，電流可達(dá)5A。
努比亞也推出了自家的快充方案，名為NeoCharge，使用的是5V/5.2A的26W低壓大電流快充方案，搭載在努比亞2017年發(fā)布的M2上。
至于小米……額……好像沒(méi)有低壓快充方案，目前已有的澎湃S1上搭載有9V/2A的18W的澎湃快充，是典型的高壓快充方案。不知道澎湃S2會(huì)不會(huì)給我們帶來(lái)驚喜呢？
再說(shuō)說(shuō)高通，高通似乎也發(fā)現(xiàn)了低壓方案的優(yōu)勢(shì)，在最新的QC4快充上，也使用了低壓大電流方案，不過(guò)于此同時(shí)也還支持著高壓快充方案。
盡管目前低壓大電流方案已經(jīng)基本統(tǒng)治了快充，但是各家的快充協(xié)議互不兼容，可以說(shuō)給消費(fèi)者帶來(lái)了很大的苦惱。
這個(gè)時(shí)候，又到USB IF協(xié)會(huì)出場(chǎng)了。
USB IF協(xié)會(huì)之前當(dāng)然也沒(méi)有閑著，發(fā)布了基于USB 3.1中Type-C接口的USB Power Delivery（簡(jiǎn)稱USB PD）的充電標(biāo)準(zhǔn)，最高可以提供100W（20V/5A）的充電功率，旨在統(tǒng)一便攜移動(dòng)設(shè)備的充電標(biāo)準(zhǔn)。USB IF的夢(mèng)想是美好的，只是現(xiàn)實(shí)往往比較殘酷。各家廠商自己做手機(jī)，再做快充標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然都是首選自家的快充協(xié)議，USB PD標(biāo)準(zhǔn)也就被晾到了一邊。
但是夢(mèng)想還是要有的，萬(wàn)一實(shí)現(xiàn)了呢？
要知道，USB IF協(xié)會(huì)的背景可不弱（都是行業(yè)巨頭聯(lián)合成立的），而谷歌官方也是表示安卓一定要支持USB PD協(xié)議，不要亂搞些有的沒(méi)的快充協(xié)議。加上USB IF協(xié)會(huì)積極與各國(guó)以及各個(gè)高端實(shí)驗(yàn)室溝通，其最新發(fā)布的USB PD3.0已經(jīng)成功收編高通的QC4快充協(xié)議，至此，高通QC、聯(lián)發(fā)科PEP、華為fcp、scp，OPPO的VOOC等快充協(xié)議基本被USB PD3.0收納。而廠商日后研發(fā)自己的快充技術(shù)，只要基于USB PD的協(xié)議即可。USB PD協(xié)議有望一統(tǒng)江湖。
▲圖為USB PD3.0協(xié)議，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
但是，盡管前途一片光明，道路還是一片崎嶇，快充大一統(tǒng)，還是有不短的路要走。
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