浅谈手机快充

背景

智能手机发展这么些年，屏幕显示越来越清晰，拍照像素越来越高，处理器性能越来越强，运行内存甚至开始超过PC，不过手机的续航还是一个问题：处理器性能以及一系列的增强无疑对电池是一个巨大的挑战，在电池容量不能有较大提升的情况下，缩短手机的充电时间无疑是另一个选择，而近几年手机快充也有了较大的发展，从5V 1A到5V 2A，加大电流充电，然后是5V 2A到9V 2A，加大电压充电，到现在的65W闪充，采用了更尖端的技术。快充技术已经逐渐成为手机一个差异化的卖点，并且依然在竞争中快速发展。

初级阶段：如何实现快充？

快充就是提高手机的充电功率，无疑有两种方式：

1. 提高电压： 高压充电也就是提升电压，就是现在常见的9V 2A，为什么要采取高压？最主要的就是由于大部分线材在设计的时候都没有考虑传输2A以上的电流，所以在不换线材的情况下电流是一个定死的值，最大为2A。所以如果不换线材只能够提升电压，这也是高压快充的一个优点：不用重新换更好材料线材，通用性强，一定情况下减小了成本。不过它的缺点也是非常致命的：由于手机电池截至电压的限制，高压输入后必须先降压到电池的截至电压以下，而在这个过程中电池ic转化效率不是百分之百，也就是有能量损失。我们都知道在电路中的能量损失以热能的形式，所以高压快充很容易导致手机发热，这对于手机内部的电子元件来说是非常致命的，更严重的话对人身安全都有一定的威胁。

2. 提高电流：与高压快充相对应的就是低压快充也就是提高电流，旧线材无法支持大电流？我有钱我换个材料不就行了吗！所以一般低压充电都要重新研发设计包括充电线的一整套设备。而低压快充的优点就是弥补了高压快充的缺点：低压快充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，转移手机内部的发热问题。而缺点也十分明显：羊毛出在羊身上，研究设计等一系列成本无疑在价格上有所体现。（我冇钱啊）

从上述我们可以看出：低压快充的缺点就是高压快充的优点，而高压快充的缺点就是低压快充的优点。而在最初线材最大传输电流为2A的限制下好像快充已经止步于此？不，你忘记了现在的Type-C接口（对就是那个支持正反查的充电头，光是这一点我相信很多人都爱死了），现在的Type-C最大输出功率100W，最大电流5A，再加上更先进的技术我们进入了快充的高级阶段

高级阶段：如何进一步实现快充？——电荷泵技术和串联双电芯

1.电荷泵技术：电荷泵技术是一种直流-直流转换器，利用电容作为储能元件，进行电压电流转换。以华为的SuperCharge超级快充为例，手机输入端的电流电压是 10V/4A（Type C 接口最大限流 5A），进入手机后通过电荷泵转换为 5V/8A，最终在手机内部营造出了一个5V/8A低压大电流的充电环境。（先将电荷量储存起来然后低压高电流的形式释放）。优点：减少降压过程中丢失的功率损失，充电转化效率几乎可以达到 100%。

2.串联双电芯： 通过定制技术将电池分为两块串联同时充电，根据串联分压的原理每块电池分到的电压就减小了一半，这样不仅提高了效率也同时降低了发热。这就是OPPO SuperVOOC超级闪充的方法。

快充不安全?

有人说快充影响手机电池寿命？不妨我们先探讨一下电池寿命的问题
从原理上来看，电池的损害基本上来源于两方面：

1. 一方面是在电池充放电的时候，电池的阴极与阳极会随着离子的释放和吸收而缩小和膨胀，长时间快充会破坏电池上的化学物质，导致电池寿命缩短。

2. 另一方面在快充时，由于电流的比较高，电流的热效应会加剧，导致电池会产生高温，高温也会让容量骤减和电芯永久性损坏的现象。

经过2019年诺贝尔化学奖的熏陶，大家应该有所了解手机电池现在都用的是锂电池。锂电池的优点之一，就是可以在方便时刻随时为锂离子电池充电，而不用非要想把电用光之后再充。而锂电的寿命一般为300-500个充电周期。到这里不得不谈到一个词充电周期。一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。比如你一次将电量还剩50%手机充满，这不算一个周期，如果你第二次将没电的手机冲到50%，单独算也不是一个周期。但是如果你把这两次充电合起来看50%+50%=1，这就算一个周期。写到这你可能已经明白了：我充电快和冲得慢好像并不影响充电周期啊。对没错，锂电池寿命和电池的总充电电量有关，和充电次数无关。而且我想说手机厂商肯定也想到了快充安全的问题，各厂家的快充还是具备技术保障的。一整套快充方案里电源管理模块早就预设了手机电池所能承受最高的电压、电流、温度等安全防护机制，其中包括了温度保护、短路保护、过放电保护、过流保护、过压保护等多项防护技术，确切的来说，快充技术是安全的。

快充的意义——一些不成熟的理解

有很多朋友问过我说？快充的意义何在？有的朋友告诉我说：“我在家里一边充电一边玩手机跟本不需要快充，我在外面有充电宝，一边插着充电宝一边玩着手机。快充对于我来说不是那么重要。”还有的上班朋友告诉我说：“我每天回家就是插上手机充电，充一夜，难道5V 1A的充电器一夜充不满吗？”我想回复他们说：“如果在使用手机过程中即便插着充电线但是电量还会一点点降低怎么办？如果有一天你下班回家太累了，第二天早上起来发现自己昨天忘记手机充电了，还有一会就要上班，而你的手机没电了，充满要数小时，怎么办？”如果你有快充，起床立马插上手机，然后去洗漱，回来的时候打开手机发现电量“已充满”，我想这便是快充存在的意义吧！有了这样的经历可能让你一辈子爱上它。速度更快的网络需要快充支持，很多应用在快充的基础上发展的更好。快充技术不断更新，越来越便利生活，虽然每次都是进步一点点但是对于我们的生活甚至可以带来巨大改变！也许以后没有快充这个词，因为快充在人们的生活中已经不是问题（当然这是一个畅想），也许它的使命已经完成了。 科技就是这样，悄悄的进入我们的生活，便利了我们的生活，然后又从我们的视线中消失。正如再别康桥中的一句话 “悄悄的我走了，正如我悄悄的来；我挥一挥衣袖，不带走一片云彩。”
最后附一张小白测评的手机充电速度对比