快充、閃充、超級(jí)閃充，眼花繚亂的名詞，一次又一次突破極限的充電速度，這幾年手機(jī)廠家在快充領(lǐng)域的進(jìn)步令人欣喜。
事實(shí)上，最近幾年安卓手機(jī)配置競(jìng)賽一直在持續(xù)，從攝像頭、屏幕刷新率、電池容量到手機(jī)充電功率，手機(jī)廠家們想方設(shè)法在配置參數(shù)上“高人一等”。在快充領(lǐng)域，小米、OPPO、vivo、華為、一加，主流安卓廠商幾乎悉數(shù)到場(chǎng)。
45W、60W、120W、200W、240W，充電功率不斷被刷新紀(jì)錄。以前需要一兩個(gè)小時(shí)才能充滿電的手機(jī)，現(xiàn)在只需不到 10 分鐘就能充滿。面對(duì)不斷攀升的充電功率，不禁讓人發(fā)出疑問(wèn)：“這場(chǎng)充電功率大戰(zhàn)的盡頭究竟在哪”？
充電技術(shù)哪家強(qiáng)？
手機(jī)充電功率的歷史，避不開(kāi)功能機(jī)。在那個(gè)數(shù)據(jù)線與充電線尚未合二為一的年代，USB 數(shù)據(jù)線還在采用 USB 2．0 協(xié)議，默認(rèn)電流為 100mA，最大能提供 500mA 電流。那時(shí)候比較流行的諾基亞充電器，輸出電壓為 3．7V，最大電流 355mA，輸出功率僅為 1．3W。不過(guò)當(dāng)時(shí)人們也不關(guān)心充電功率，畢竟功能機(jī)性能單一，充一次電可以用好幾天。
等到喬布斯攜 iPhone 而來(lái)，隨著屏幕增大、電池容量增多，電池充電功率也隨之提升到 5W，也就是很多小伙伴熟悉的“五福一安”。
別看后來(lái)“五福一安”充電功率飽受嘲諷，剛推出之時(shí)也是妥妥的前沿技術(shù)。自 5W 充電功率出現(xiàn)以后，很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒(méi)有新的技術(shù)出現(xiàn)，除了電流從 1 安上升到 1．5A 、2A，充電技術(shù)幾乎停滯不前。
直到 OPPO VOOC 閃充技術(shù)的出現(xiàn)，一下子將閃充功率提高到 20W。與當(dāng)時(shí)主流高壓快充方案不同，OPPO 采用的是低壓快充方式，將電流直接提高到 4．5A，重新設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)、線材、接口與 MCU 智能芯片。從技術(shù)難度上看，OPPO 第一代閃充并不難，關(guān)鍵在于此前從未有一家手機(jī)廠商如此重視充電功率。不得不說(shuō)，是 OPPO 拉開(kāi)了這場(chǎng)“功率大戰(zhàn)”序幕。
2014 年，OPPO Find 7 發(fā)布，20W 快充正式與手機(jī)用戶見(jiàn)面。之后，研發(fā)實(shí)力強(qiáng)大的華為迅速跟進(jìn)，在 2016 年完成 22．5W 充電器設(shè)計(jì)。2017 年，魅族 55 W快充技術(shù)，2018 年，OPPO 快充達(dá)到了 50W；2019 年，小米無(wú)線快充來(lái)到當(dāng)年最快的 30W。
經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)五六年的停滯之后，為何快充在短短幾年之內(nèi)飛速發(fā)展。其實(shí)，這不得不提快充的基本原理。智能手機(jī)全都使用鋰離子電池，普通 5V／1A 充電器充滿需要 2 小時(shí)左右。從物理學(xué)上提高充電功率有三種方式：第一種電流恒定、增大電壓，這種方式會(huì)導(dǎo)致充電器與手機(jī)發(fā)熱，從而損害電池。多年來(lái)，人們認(rèn)為快充傷電池，主要由高壓低電流方式造成的固有印象。
第二種方式為電壓恒定、增大電流，通過(guò)增加多條并聯(lián)電路，提高電流總和值。OPPO 初代快充技術(shù)就采用這種方式，通過(guò)設(shè)計(jì)電路分流，每個(gè)模塊承擔(dān)的功率并不大，可以很好地避免手機(jī)發(fā)熱發(fā)燙。
第三種方式為同時(shí)增大電壓與電流，將前兩種技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步提升電池充電功率。以 OPPO 剛剛在 MWC 上發(fā)布的 240W 快充技術(shù)為例，最高支持 24V／10A 充電，電壓與電流都非常高。
無(wú)論是小米還是 OPPO，乃至華為、vivo，其快充核心方向都離不開(kāi)以上三種思路。在功率競(jìng)賽中，最終紛紛選擇第三種思路。那么，如何在保持大電壓、大電流同時(shí)，充電器與手機(jī)可以保持穩(wěn)定工作呢？這就涉及到充電協(xié)議、電荷泵、接口和線纜等等。
誰(shuí)在決定快充上限？
在快充技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，快充協(xié)議一直是靈魂。手機(jī)平臺(tái)有高通的 QC 協(xié)議，聯(lián)發(fā)科的 PE 協(xié)議，協(xié)議聯(lián)盟有 PD 協(xié)議，ufcs 協(xié)議。甚至手機(jī)品牌也有自己的協(xié)議，比如小米的 CC 協(xié)議，華為的 SCP 協(xié)議，以及 OPPO 的 VOOC 協(xié)議。
這些五花八門(mén)的快充協(xié)議，大多需要廠家專門(mén)配備專屬充電器材，別家的充電器無(wú)法快速充電。唯一的例外是USB－PD 快充協(xié)議，它兼容了其他快充標(biāo)準(zhǔn)，高通QC3．0 與4．0 ，華為的 SCP 與 FCP ， MTK 的 PE3．0 與 PE2．0 ，還有 OPPO 的 VOOC 都可以使用 USB－PD。
同時(shí)，USB－PD 協(xié)議支持高壓低電流與低壓高電流兩種模式。加上 Android P 中已經(jīng)將 USB－PD 協(xié)議劃為手機(jī)必須要支持的一項(xiàng)充電標(biāo)準(zhǔn)， USB－PD 協(xié)議一統(tǒng)天下的格局已經(jīng)形成。
未來(lái)，無(wú)論哪家安卓手機(jī)品牌，都需要支持 USB－PD 協(xié)議。作為目前的主流協(xié)議，USB－PD 協(xié)議規(guī)定最高支持 240W 充電功率，超過(guò)就無(wú)法支持。可以說(shuō)，USB－PD 協(xié)議決定了充電功率的上限。接下來(lái)，如果有廠商想要突破 240W，必須先等充電協(xié)議更新到新一代版本。
充電協(xié)議決定了功率的上限，而影響充電速度的因素還有很多。大功率充電，通常指的是峰值功率，并不能代表充電過(guò)程中可以一直以該功率充電。
以小米去年發(fā)布的 200W 快充為例，采用了 3 顆并聯(lián)式電荷泵，減低熱量；軟件上采用多級(jí)遞變的電流算法，隨溫度控制電流大小，以保證溫度不會(huì)過(guò)高，做到速率、安全兩不誤；此外，手機(jī)還有專門(mén)散熱的石墨片，接口與線纜也做了特別處理，以便降低阻抗和發(fā)熱。綜合一套下來(lái)，才有了今天的 200W 充電功率。
快充競(jìng)爭(zhēng)，不只是高功率
從快充原理、快充協(xié)議到各品牌的研發(fā)思路可以看出，單純研發(fā)快充方案并不難，除了小米、OPPO 等手機(jī)廠商，市場(chǎng)上存在無(wú)數(shù)種快充方案。
以蘇州的英諾賽科為例，這家公司知名度不高，可它在去年 11 月展示了 All GaN 解決方案，擁有 65W 到 240W 全系列充電功率。其中140W 方案可支持 28V／5A 輸出，采用無(wú)橋 PFC＋ACF 架構(gòu)，大小與傳統(tǒng) 65W 快充尺寸相當(dāng)；240W方案采用 Totem pole 無(wú)橋 PFC＋LLC 設(shè)計(jì)，尺寸僅為一張銀行卡大小。
由此可見(jiàn)，所謂的快充高功率，其實(shí)并沒(méi)有太大設(shè)計(jì)難度，240W 快充可以輕松實(shí)現(xiàn)。之所以沒(méi)有大批廠商跟進(jìn)，關(guān)鍵在于散熱與手機(jī)電池壽命。快充技術(shù)的發(fā)展方向并不只有高功率，高壽命也是方向之一。
小米在設(shè)計(jì) 200W 快充的時(shí)候已經(jīng)在考慮循環(huán)次數(shù)，通過(guò)工程師的不懈努力，最終實(shí)現(xiàn) 800 次循環(huán)電池容量不低于 80％。如此數(shù)據(jù)，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)整整高出一倍。與此同時(shí)，OPPO 也看到電池循環(huán)次數(shù)的重要性。在剛剛閉幕的 MWC 大會(huì)上，OPPO 還推出了 150W 長(zhǎng)壽命快充方案，可實(shí)現(xiàn) 1600 次循環(huán)電池容量不低于 80％。
在保證超高充電功率同時(shí)，電池壽命達(dá)到行業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)，OPPO 150W 長(zhǎng)壽命快充方案徹底解決了手機(jī)用戶的焦慮。在快充協(xié)議沒(méi)有繼續(xù)進(jìn)步的時(shí)代，150W 充電功率與 1600 次充電循環(huán)就是最好的解決方案。當(dāng)然，我們還可以期盼一下 240W 充電功率搭配更高的充電循環(huán)次數(shù)。這，或許就得看小米、OPPO 等手機(jī)廠商的發(fā)揮了。
