文：肖欽鵬
LG 曾做過一個調(diào)查報告，稱有 90% 以上的人會因為手機沒電感到焦慮，有 41% 的人會在手機低電量時錯過重要電話，而 17% 的男性則很容易因為手機沒電而失約——這種現(xiàn)象被稱為「低電量焦慮癥」（low battery anxiety）。
（LG 關(guān)于「低電量焦慮癥」報告，圖片來源：Dailymail）
隨著手機搭載越來越多的重要功能，手機斷電也成了一件大麻煩。在兼顧手機輕薄的同時，要減緩現(xiàn)代人的「低電量焦慮癥」，那就只能盡量提高手機的充電速度了——「快速充電」（簡稱「快充」）技術(shù)應(yīng)運而生。
包括 2017 年的三款新 iPhone 在內(nèi)，主流智能手機或多或少都兼具了「快充」功能?！缚斐洹沟降资窃趺匆换厥?，怎樣才能讓手機充電充得更快呢？
手機充電的原理是什么？
1991 年，索尼和旭化成公司聯(lián)合發(fā)布了首款商用鋰電池，從此，鋰電池開始被廣泛用于數(shù)碼 3C 產(chǎn)品當(dāng)中，手機自然也不例外。愛范兒（微信號：ifanr）曾在之前的文章中提及過鋰電池的工作原理：
鋰電池分為正極和負(fù)極，正極是鋰化合物，負(fù)極主要采用石墨材料，均浸泡在電解液當(dāng)中。
無論是放電還是充電，其實都是鋰離子在電池的正極與負(fù)極之間移動、電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的過程。充電時，由于電場的作用，鋰離子從正極移動到負(fù)極，并存儲能量；放電時，鋰離子在化學(xué)反應(yīng)的作用下從負(fù)極又移動到正極，此時形成電流供電。
鋰電池充電的速度，實際上就是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的速率，也就是所謂「功率」（P）。簡單回顧一下中學(xué)物理，眾所周知：
P=IU功率=電流*電壓
電流或電壓越大，功率也就越大，鋰電池充電速度理應(yīng)更快。但受到鋰電池本身的限制，在欠壓或過壓的情況下充電，都會對電池產(chǎn)生損傷，因此鋰電池的充電方式比較特殊，通常分為三個階段：
在手機完全沒電時，充電器先通過電流較小的恒定電流對鋰電池進(jìn)行充電，使其慢慢恢復(fù)活性；一段時間后，充電器會加大恒定電流，并逐步提高電壓，這是鋰電池充電的主要階段；電池電量在 80% 左右時，充電器會在恒定電壓下慢慢減小電流的輸入，直到電流低于某個臨界值，此時手機顯示充滿電。
這樣的充電流程，一般都是由手機內(nèi)置的電源管理芯片進(jìn)行控制的，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，如果要提升手機鋰電池的充電速度，必須在「大電流恒定電流充電」階段下功夫。
在功能機時代，手機對電池容量的要求不高，鋰電池技術(shù)也不那么成熟，為了使鋰電池充電趨于穩(wěn)定，當(dāng)時大部分廠商都遵循國家建議的低倍率充電標(biāo)準(zhǔn)「5V 0.2C」——即充電電壓為 5V，充電電流為 0.2C（C 代表代表電池充放電的速率，當(dāng)電池以 1C 的電流充電時，1 小時即可完全充滿電。如果是 1000mAh 容量的電池，1C 就是指充電電流為 1A；2000mAh 容量的電池，1C 就是指充電電流為 2A，以此類推）。
但隨著智能手機時代的到來，手機對電量的需求大增，低倍率充電標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很難滿足充電的需求。而此時鋰電池技術(shù)也有了較大的發(fā)展，穩(wěn)定性更好，充放電的耐受性也有所提升，「快充」開始登上舞臺。
什么是「快充」？
本質(zhì)上，「快充」就是一種在合理范圍內(nèi)提高手機充電功率的技術(shù)，旨在為手機迅速補充大部分的電量。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：
「快充」是一整套的充電解決方案，需要手機內(nèi)置的電源管理芯片、充電線、充電器三部分共同協(xié)調(diào)，缺一不可。
iPhone 就是一個典型的反例。盡管 iPhone 8、iPhone X 都已經(jīng)支持快充，但配套的充電頭卻是「5V 1A」的規(guī)格，滿負(fù)荷時功率也僅僅只有 5W，充電效率極低。
早在 2013 年，高通就意識到了「快充」對智能手機的重要性，當(dāng)時就推出了 Quick Charge 1.0 標(biāo)準(zhǔn)，通過提高輸入電流來提高充電效率，讓搭載驍龍 600 處理器的手機支持「5V 2A」充電。
但由于 micro USB 接口的限制，超過 2A 的電流很可能會造成損毀的情況，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，通過提高供電電壓，同樣可以達(dá)到提升功率的效果。
經(jīng)過不斷地改進(jìn)，高通的 Quick Charge 2.0/3.0 可以實現(xiàn)「9V 2A」，也就是以最高 18W 的功率進(jìn)行充電。
（高通 Quick Charge 的演進(jìn)，圖片來源：Anand Tech）
「高壓小電流」快充方案啟發(fā)了不少同行，聯(lián)發(fā)科的 Pump Express Plus 1.0/2.0、三星的 Fast Charge、魅族的 mCharge 3.0 都是類似的解決方案。
不過，在高電壓輸入手機之后會有一個降壓過程，此時手機內(nèi)部會產(chǎn)生熱損耗，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重。因此，不少采用這套方案的手機在亮屏?xí)r都不會激活快充，以防機身過熱。
此外，由于廠商之間存在競爭關(guān)系，因此盡管快充實現(xiàn)原理相似，但彼此之間存在兼容性問題，因此要提升充電效率，首要的是選擇兼容性好的充電器。
2014 年，搭載 VOOC 閃充的 OPPO Find 7 橫空出世，充電功率達(dá)到驚人的 22W。隨著 OPPO 手機的熱賣，「充電五分鐘，通話兩小時」的廣告詞也深入人心，消費者開始認(rèn)識到「快充」的意義。
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，因此 OPPO 干脆將整套充電系統(tǒng)進(jìn)行定制——充電器、充電線、手機內(nèi)部電路都進(jìn)行改造，并采用電池多線路充電的方法，使得 VOOC 閃存能夠以「5V 4A」進(jìn)行充電。
（VOOC 閃充充電器）
VOOC 閃存的好處在于，把充電過程中的發(fā)熱組件基本都設(shè)置在充電器里，在實現(xiàn)快充的同時手機不至于過熱。但缺點也比較明顯，一是得配合 VOOC 閃充充電器、充電線才能使用， 二是整套解決方案成本較高，搭載 VOOC 閃充的手機價格都不會太便宜。
歸根結(jié)底，手機快充的癥結(jié)所在，就是那個小小的 micro USB 接口——你可能也注意到了，近年來搭載 USB-C 接口（全稱 USB Type-C）的手機越來越多，實際上這就是手機接口革命的前兆。USB- C 可以說是未來接口標(biāo)準(zhǔn)的一個交點，有以下幾個重要特性：
（USB-C 接口的好處，圖片來源：LinkedIn）
目前 USB-C 最典型的應(yīng)用，其實就在任天堂年初發(fā)售的新主機 Switch 上。僅靠 USB-C 接口，Switch 就實現(xiàn)了正反插拔、主機供電、游戲輸出等功能，讓 Switch 能在掌機和主機之間自由切換。這也是為什么新 MacBook、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）。
USB-C 支持 USB Power Delivery 充電協(xié)議（簡稱為 PD 充電協(xié)議），得以讓手機充電的輸入電流、電壓都有所突破，最高可達(dá)「20V 5A」。
（新 MacBook Pro 搭載了四個 USB-C 接口）
現(xiàn)階段，USB-C 還處在一個過渡期，并不是所有采用 USB-C 接口的手機功能都兼容 USB 3.1 標(biāo)準(zhǔn)、采用 PD 充電協(xié)議，但根據(jù)充電頭網(wǎng)的消息，新標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⒂?12 月份公布，屆時，手機市場也許會迎來快充新秩序。
此外，2017 年發(fā)布的三款新 iPhone 也都支持 PD 充電協(xié)議，采用「高壓小電流」的快充方案，輸入功率可達(dá) 15W，不過電量達(dá)到 75% 之后功率會降低到 7.5W 左右。
（iPhone 8 Plus 快充實測，圖片來源：@李小白nemo）
小技巧：怎樣讓手機充電變得更快？
弄清楚手機快充的原理和類型之后，提高手機充電速度的辦法也就一目了然：
前兩點很好理解，屬于能夠小幅提升充電速度的技巧。
對于采用「高壓小電流」快充方案的手機，由于在手機內(nèi)部存在降壓過程，會產(chǎn)生熱損耗，因此亮屏?xí)r通常都不會激活快充，以防機身過熱。
而開啟「省電模式」（iOS 稱為「低電量模式」）后，手機系統(tǒng)的各項功耗都會有所減少，因此充電速度也就更快。目前，F(xiàn)ast Charging 等號稱能夠讓充電速度變快的 App，也都是采用類似的原理——通過嚴(yán)格地控制手機的功耗，來提升手機充電速度。
（iPhone 的「低電量模式」開關(guān)）
事實上，選用合適的充電器，看似微不足道，卻是最影響手機充電效率的部分。
支持快充的 Android 手機，原裝充電器的充電速度通常都是最快的（不過也有反例存在，華為 P10 就沒有標(biāo)配快充頭）。
如華為 Mate 10 使用標(biāo)配的 HUAWEI SuperCharge 充電器，就能以「5V 4A」的低壓大電流進(jìn)行充電，但如果使用其他的充電器，則無法保證快充效果。
如果你不確定自己手頭的充電器是否支持快充，也可以簡單地通過充電頭上標(biāo)識的參數(shù)進(jìn)行判斷：
「圓圈閃電」標(biāo)識表示支持高通 Quick Charge 技術(shù)，只要你的手機搭載了高通處理器，基本上都可以用這種充電頭實現(xiàn)快充。
「輸出功率」則決定了充電速度的快慢，功率在 15W 以上的充電頭都屬于快充頭。一般來說功率較大的充電頭，充電速度會相對更快一些，但具體還要視機型的支持情況。
比如用小米 6 標(biāo)配的充電頭，給小米 6 充電能夠以 15W 的功率進(jìn)行充電，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，但充電速度差距明顯。
至于 OPPO 采用的 VOOC 閃充方案，由于定制化程度更高，因此只有使用標(biāo)配的 VOOC 充電器以及充電線才能實現(xiàn) 20W 功率的快充。
值得一提的是，手機充電的功率是由手機進(jìn)行控制的，不同標(biāo)準(zhǔn)之間存在「握手協(xié)議」。充電器會自動根據(jù)手機的指令對輸入功率進(jìn)行調(diào)控，因此不必?fù)?dān)心大功率充電器把燒毀手機的問題。反倒是大功率充電器不容易滿負(fù)載運行，因此發(fā)熱量會比小功率的充電器更小一點。
至于萬年標(biāo)配 5W 慢充頭的 iPhone，建議購入蘋果官方的 12W 充電器，這也是性價比較高的 iOS 設(shè)備快充解決方案。
iPhone 8 / iPhone X 雖然支持快充，但需要額外購買蘋果官方的 29W 充電器以及 Lighting 轉(zhuǎn) USB-C 的數(shù)據(jù)線，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。
如果選購 149 元的 12W 的充電器，雖然輸入功率上不如 29W，但已經(jīng)比 5W 的慢充頭快得多了。根據(jù) AppleInsider 的測試，給 iPhone 8 Plus 充滿電，12W 充電器雖然比 29W 的慢了約 20 分鐘，卻足足比 5W 慢充頭快了一個小時。
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