最詳細的快充技術科普

44/44從入門到精通最詳細的快充技術科普2015年下半年的機型，基本上都配備了快速充電技術。一般來說，我認為充電功率超過10W（也就是5V2A）才能稱之為快速充電。先簡單介紹下手機充電的進化：一開始手機電池都不大，這個時候USB接口默認的5V0.5A就可以滿足充電的需要；但是當智能機出現(xiàn)之后，由于對性能的大幅度渴求導致功耗上升，0.5A已經(jīng)滿足不了需要了；于是定義了一個增強的USB充電識別標準：BC1.2。它將充電電流最大擴展到5V1.5A。

但是到了2013年左右，出現(xiàn)了3000毫安時以上的智能手機，這個時候就算是5V1.5A也不能滿足需求了，于是再次擴展到5V2A。

常識1：手機充電電流是手機來控制的，而不是充電器。也就是說手機就是大壩，充電器只是水庫，手機會智能檢測充電器的負載能力，充電器功率大質(zhì)量好，手機就會允許充電器加載更高的電流；充電器設計輸出電流過小，那么手機也會限制給自己充電的電流。這就是為什么我們要選購大功率充電器的原因，例如一臺手機最大支持5V1.5A的輸入，你買個5V1A的充電器，就會導致手機只能以5V1A來充電，不僅充電速度慢，而且因為充電器一直全負荷工作發(fā)熱嚴重；反之你買個5V2A的充電頭，手機會控制只輸入1.5A的電流，充電器負載較低，有充足的余量。沒錯我其實說的就是蘋果，iPhone6/Plus分別最高支持5V1.5A/2A的充電，但是吝嗇的蘋果標配充電器只有5V1A。對于1800多毫安電池的iPhone6來說其實無關緊要，但是對于接近3000毫安時電池的iPhone6Plus來說簡直要了親命！實際測試中，iPhone6Plus使用iPad充電器的峰值充電電流能到5V1.9A，原因只有一個那就是節(jié)省成本，畢竟庫克是要賺大錢的人。任何腦殘果粉妄圖在這個問題上洗地都是可笑的行為。

目前來看，iPhone6S/6SPlus應該也會延續(xù)這個風格，大家可以在富連網(wǎng)上搶先購買，然后再買一個iPad充電頭，齊活~~

好的，我們繼續(xù)談歷史。其實5V2A就是高通所謂的QuickCharge1.0技術。當然實際上為了防止充電器滿負荷，一般手機都是限制到了5V1.8A左右的。安卓手機5V2A的充電技術沒有什么限制也沒有識別協(xié)議，大家都可以用。但是蘋果是個例外，惡心的蘋果不僅Lighting數(shù)據(jù)線有認證，充電器也是有認證的，蘋果設備檢測到非原裝充電器會限制電流到5V1A甚至0.5A所以蘋果帶了一個極壞的頭，為了自己的利益刻意制造硬件認證和軟件限制，導致大家的設備不能通用；腦殘果粉別洗地說你果為了安全blabla，劣質(zhì)充電器不管是什么玩意，對你和設備的傷害是一致的！5V2A跟1A并不會有什么區(qū)別，5V1A的假冒蘋果充電頭電死人的消息少嗎？于是高通啥的如夢初醒，原來還能這么賺錢？結(jié)果現(xiàn)在各家的私有協(xié)議紛紛出爐，也就是說如果你不小心手機買多了，還得配上好幾個不同的充電頭！我們都知道，要想提高充電速度，關鍵在于提高充電的功率。功率（W）=電流X電壓，充電器先把市電220V降壓到5V輸出到手機MicroUSB接口，然后手機內(nèi)部電路再降壓到4.3V左右給電池充電。這里面一共有兩個降壓的過程。

之前充電器輸出電壓都是5V，大家想著怎么提高電流；但是當達到5V2A之后，瓶頸就來了：電流再增加勢必造成大批MicroUSB接口和數(shù)據(jù)線無法承受。

目前通用的MicroUSB接口和我們的USB數(shù)據(jù)線，一般來說只能在2A的電流下保證安全高效的傳輸，電流超過2A硬件就受不了。質(zhì)量比較牛逼的倒是可以上3A，問題是必須考慮到劣質(zhì)數(shù)據(jù)線和USB口的可能性，一味的提高電流，在這些劣質(zhì)配件上很容易出事故。

于是機智的高通就提出一種高電壓技術路線--QuickCharge2.0：我們?yōu)楹尾惶岣叱潆娖鞯経SB接口的電壓呢？這確實是一個非常好的想法，提高電壓可以在數(shù)據(jù)線電流負載不變的情況下提高充電功率，接口和數(shù)據(jù)線都不用更換，大大節(jié)省了成本。高通在QuickCharge2.0上設計了兩種方案A類和B類。手機使用的A類可以提供輸出5V、9V、12V三種電壓，實際上基本上都只用9V這個檔位。B類方案電壓將支持到5V、9V、12V、20V四種電壓，功率可以達到60W，不過標準B基本上是給平板和筆記本準備的。

今年9月，高通在20153G/LTESummit技術峰會上又帶來了QuickCharge

3.0，諸多方面進行了提升：在QuickCharge

2.0的基礎上增強了靈活性，特別是在充電選項方面。在[color=rgb(68,68,68)!important]QC2.0提供5V、9V、12V和20V四檔充電電壓，QC3.0則以200mV增量為一檔，提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。這將允許手機獲得恰到好處的電壓，達到預期的充電電流，從而最小化電量損失、提高充電效率并改善熱表現(xiàn)。

我們可以簡單計算一下，小米4/NOTE，輸入限流9V1.2A，實際功率也和5V1.8A是一樣的了，但是電流直接小了1/3，也就是說數(shù)據(jù)線和接口的損耗大幅度降低了。

而對于真正實現(xiàn)了快速充電的，比如三星S6/EDGE來說，低電量時的峰值充電速度可以達到9V1.5A左右，功率大約為14W，比5V1.8A提高了約50%。這才是名副其實的快充。

當然MOTOXSTYLE/聯(lián)想P1/魅族PRO5，基本上都到了20W左右的充電功率，比起S6又是不知道高到哪里去了~~常識2：手機充電時的電流并不是一直不變的，當你的手機處于低電量的時候，手機會要求充電器全速工作補電，這就是所謂的峰值。在這個時候充電器和手機的降壓電路火力全開，充電速度非?？?，但是損耗和發(fā)熱也很大。

一般沖到60%~80%的時候，根據(jù)各個廠家設定的不同，手機會給充電器發(fā)送信號降低電流，以達到保護電池、降低損耗、減少發(fā)熱等目的；在后面這個階段，充電的功率是大幅度降低的，也就是我們常說的涓流補電。

再說一次，充電電流控制在手機手里，跟充電器沒有一毛錢的關系，充電器只能被動的適應手機的需要，同樣的電壓下不存在所謂充電器功率過高沖壞手機的愚蠢說法；當然如果你做死用只有9V電壓的充電器充限制電壓5V的手機肯定會出事。

不過高通怎么會大發(fā)善心推動大家一起進步呢？QuickCharge2.0是有所謂的識別過程的，識別不出來你就滾回5V慢慢充電吧。

而且高通對硬件的控制非常強，支持QuickCharge2.0的產(chǎn)品需要通過認證；高通授權給了UL實驗室來做（MTK快充認證也是），QC2.0認證費1500美金，約合1萬人民幣每款，認證周期2-6周。同時還會威逼利誘廠家使用高通的SMB芯片來做快充方案（手機不用說，移動電源也會讓你用SMB）。

于是大家得到了啟發(fā)，紛紛開始做自己的私有識別協(xié)議。比如MTK的那個PUMP

EXPRESSPLUS啊，華為在榮耀7上自己搞的識別協(xié)議啊。但是這些貨色基本原理是一樣的，那就是從5V開始充電，然后充電器和手機互相識別，在電流最高2A的情況下提高充電器到手機USB端口的電壓。

還有一大堆馬甲出現(xiàn)，比如三星FastCharge，華碩手機的快速充電，其實都是QuickCharge2.0的馬甲；而魅族的mCharge則是MTKPUMP

EXPRESSPLUS的馬甲。

不過據(jù)說三星從NOTE4開始也是有自己的識別協(xié)議的，先檢測自己的再檢測QuickCharge2.0，所以對三星手機來說不挑充電器，只要支持QuickCharge2.0就行。

但是華為和使用了MTKPE的魅族就不行了，必須搭配自家的專用充電器；比較搞笑的是他們家的充電器反而支持QuickCharge2.0，可以給三星或者小米的手機實現(xiàn)9V快充。這是因為充電器的QC認證高通管的不是很嚴，想做就做了，只要你不宣傳、不打QuickCharge2.0的LOGO就沒事。不過這些快充技術的具體原理都差不多：充電器與手機進行通訊，一開始會使用5v電壓正常充電；若手機支持快速充電協(xié)議，則手機會與充電器進行短暫的通信；充電器收到正確的信號之后，開始輸出9v電壓。（過程見下圖，使用MX5示意）其中的不同在于QuickCharge2.0以及華為的私有協(xié)議是通過microUSB接口中間兩線（D+D-）上加載電壓來識別，識別正確才會上9V；而且魅族等實用的MTKPEP技術則是通過電流波動進行識別。相對來說MTK的技術對線材的要求會降低，因為QC2.0的識別方式要求數(shù)據(jù)線必須能夠傳輸數(shù)據(jù)，如果線材缺失傳輸數(shù)據(jù)用的D+D-就只能5V了；但是MTKPEP技術則毫無壓力，因為是電流波動來識別的，只要你這根線能通電我就能識別出來。而至于最近出現(xiàn)的QuickCharge3.0，則是在QuickCharge2.0的基礎上增強了靈活性，以200mV增量為一檔，提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。

翻譯成人話就是：QC3.0其實總功率和實現(xiàn)方式跟QC2.0沒啥區(qū)別，只不過QC2.0大家一般都是9V，直到最近聯(lián)想P1才到了12V2A左右；而3.0直接把手機的最高標準都弄到了12V（注意12V是手機，20V是給平板、筆記本準備的），要不怎么能“與QuickCharge2.0相比，幫助提高快速充電速度最高達27%”。

同時高通“積極學習”MTKPEP的先進經(jīng)驗，從以前粗放的電源管理進化到了200mV一檔的精細管理，提高了充電效率降低了損耗blablabla，號稱“與QuickCharge2.0相比，減少功率損耗最高達45%”?？偠灾?，MTK領先高通1年~~

看到這里大家就知道了，現(xiàn)在快充門檻不在技術上，而在于各大廠商跑馬圈地搞的這些亂七八糟互相不通用的狗屁識別協(xié)議上，這就是科學技術發(fā)展過程中遇到資本主義的無奈。當然并不是沒有大一統(tǒng)的識別協(xié)議，USB推廣小組早在2012年7月份就制定了USBPD充電協(xié)議，全稱“USBPowerDeliverySpecification”。

USBPD根據(jù)可供給的電力設定了10W、18W、36W、60W、100W五級規(guī)格。PD技術不僅充電功率強悍，更牛逼的是這貨可以實現(xiàn)雙向充電，也就是說兩臺電腦用USB線連接可以互相充電，比起QC這種單向充電的不知道高到哪里去了！

然并卵，PD并不是一個USB強制協(xié)議，只是蛐蛐一個可選配的標準。在這種情況下高通這種豪強怎么可能買賬？QC標準還不是推推推~~現(xiàn)在就看蘋果的態(tài)度到底如何了，如果蘋果決定下一代產(chǎn)品加入USBPD協(xié)議，業(yè)界這群墻頭草必然瘋狂跟風。

還有，USBPD充電協(xié)議并不是跟TypeC捆綁的啊，這就導致出現(xiàn)了很多奇怪的事情；比如樂視第一個在國內(nèi)洋洋得意的推出TypeC接口的手機，但是樂1在初始軟件版本中把自己定義成一個充電器……..如果你那時候拿NewMacBook的TypeC充電器連接樂1，你會驚奇的發(fā)現(xiàn)，這兩貨誰都不鳥誰，無法充電~~（也不知道現(xiàn)在解決了沒有）

常識3：我們前面提到，電流再增加勢必造成MicroUSB接口和數(shù)據(jù)線無法承受。實際上新的USBTypeC接口就是為了改變這個問題。

TypeC接口的觸點數(shù)量數(shù)倍于MicroUSB接口，這就使得它能承受的電流強度大大增加；同時TypeC加入了互相識別的步驟，可以把自己定義成充電器或者受電設備。換句話說USBTypeC天然支持快充，同樣的電流下USBTypeC損失也會更小，而且可以支持雙向充電。所以說使用了USBTypeC而不支持快充都是耍流氓，比如一加2，只能5V簡直2333；指紋識別—電容感應用的FPC公版模組就不說了，目測快充的發(fā)熱和成本也搞不定，最終為了省錢直接給砍了，然后blabla什么端口過長……..為了TypeC而TypeC的想法也是醉了。

目前來說的話，主流手機的實測充電峰值功率見下圖。

可以看到雖然小米是國內(nèi)很早上QC2.0的廠家，但是蛐蛐9V1.2A的參數(shù)相比5V2A毫無優(yōu)勢，甚至因為涓流充電時間過長導致充電效率被5V2A吊打，“快充不快”也是個比較搞笑的事情；直到小米NOTE頂配版才把電流放開到1.5A。

而魅族從搭載PEP快充技術的MX5開始一路狂飆，MX5的9V1.8A已經(jīng)足夠狂暴了，沒想到PRO5直接上了12V2A…….功率提升到20W以上才真正體現(xiàn)了快充的實用價值。

常識4：對于搭載了像QuickCharge2.0或者MTKPEP快充的手機來說，不僅電流是自適應的，電壓也是自適應的。什么意思呢，比如MX5/榮耀7，親測使用6~7V的不穩(wěn)定電壓，也可以給手機充電，手機的電路會自動適應并進行電流轉(zhuǎn)換。

于是我們就發(fā)現(xiàn)了一個非常好玩的東西，如果你的手機（如榮耀7）使用了私有協(xié)議進行9V或以上高電壓充電，同時專屬充電器非常昂貴或者稀缺，那么可以直接TB弄一個高電壓的充電器（電壓在手機承受范圍之內(nèi)，例如路由器的9V電源），改造或者轉(zhuǎn)接一個MICRO–USB口，直接插到手機上強X充電~~

因為手機能自適應電流電壓，這事并沒有什么太大的危險……只要你的充電器是正規(guī)廠家生產(chǎn)的就行。當然如果你屁都不懂，還是不建議這么玩。

接下來我們說說快充的另一條技術路線，沒錯，那就是OPPO的VOOC閃充。前面提到高電壓充電技術是因為電流超過2A硬件就受不了；于是OPPO想了個簡單粗暴的辦法：從頭到尾改造硬件！

VOOC閃充我們可以簡單的看作充電器直連電池，使用特制加強的充電器、數(shù)據(jù)線、電池，去除MicroUSB端口帶來的限制；同時電池進行多模塊分組同時充電（不確定是不是并聯(lián)）。這樣一來，不用擔心硬件吃不消；在大家充電功率還在10W左右徘徊的時候，OPPO一口氣直接拉到快要25W…….FIND7創(chuàng)造的充電記錄，到現(xiàn)在都罕有匹敵。

同時因為整體設計拋去了大量增降壓路線，線路損耗比QC等高電壓方案小得多（可以看作大部分發(fā)熱組件都扔到充電器里面去了）；功率大大增強的同時發(fā)熱卻能做到優(yōu)秀的控制，不得不說是一種極為成功的快充設計。VOOC閃充有很多的閃光點，其技術指導思想就是用高成本換高功率和低發(fā)熱；這和其他快充技術盡可能立足現(xiàn)有標準，小投入大產(chǎn)出的思路確實不同。結(jié)果就是OPPOFIND7獨孤求敗了兩年多，盡情的碾壓后輩。但是VOOC閃充并不是沒有缺點，首先就是充電器的個頭，F(xiàn)IND7的閃充充電器個頭無以倫比，不管是攜帶還是插孔都不是很方便，不過OPPO后期有過改進，充電器體積大為縮小。

其次，因為全部采用OPPO自己的設計方案，VOOC閃充只能在OPPO高端機型上使用，通用性幾乎為0；給其他手機只能最高5V2A，當然出于商品競爭的角度可以理解。

第一代閃充5V/4.5A（22.5W），賽爾康代工；第二代閃充5V/5A（25W），光寶代工；第三代閃充5V4A，20W，由光寶、天寶和航嘉三家代工。

最后，VOOC閃充成本太過高昂，特制的充電器、數(shù)據(jù)線、電池導致整機售價也收到了影響，而且據(jù)說電池也是犧牲了壽命獲取對高電流的耐受性。而且OPPO在屏幕和觸控IC啥的堪稱喪盡天良，1萬K超高色溫的垃圾屏幕和延遲成狗的觸控出現(xiàn)在3000的機器上，唯有OPPO一家。而且其他廠商也沒有干等著，9月份最新的幾款產(chǎn)品，如MOTOXSTYLE/聯(lián)想P1/魅族PRO5，基本上都到了20W以上的充電功率，在這種情況下VOOC的優(yōu)勢被無限削弱了。

（實際上MOTOXSTYLE峰值大約是9V2.2A，接近20W）

雖然VOOC輝煌一時，但是以上問題，再加上高電壓充電的產(chǎn)業(yè)鏈實在太過龐大，也讓VOOC的優(yōu)勢大大減少，反而成本問題更顯突出；這些迫使OPPO做出了降低功率減少成本（最新產(chǎn)品只有5V4A共20W），以及準備換裝QC3.0技術的討論。

安全性當然對于消費者來說，最關心的問題就是：手機充電速度突飛猛進，手機和電池會不會充到燃燒甚至爆炸？其實手機電池發(fā)展速度并不是人們想象中那么慢，根據(jù)目前手機電池的發(fā)展情況，安全的充電電流是1C，新型的電池目前已經(jīng)能支持到1.5C、甚至2C的充電能力。1C是個什么概念呢？舉例來說，一顆3000mAh耐受電流最大1C的電池，它的充電電流不超過3A。而現(xiàn)在2C的電池也開始應用，所以沒必要擔心，這個需求極為強烈的行業(yè)進化速度是極為猛烈的。就目前的情況來看，手機電池的充電電流倍率上限通常不是手機充電速度的瓶頸，不管是QC還是MTK的PEP技術，充電功率都完全在電池的承受范圍之內(nèi)?？梢哉f在手機正常的壽命范圍之內(nèi)，快速充電技術完全不會造成任何影響。而且給電池充電電流的額定值，是手機主板內(nèi)設定的，手機并不是傻子，遇到緊急情況會自動調(diào)節(jié)的；更不用說充電速度越快，代表手機的定位越高端，用料越是好，安全措施越是到位，越是不容易出問題?？斐涞囊饬x其實就目前的快充技術來說，因為有涓流充電這