公私合“贏”

想寫這篇稿子其實已經很久了，起初就是9月17日OPPO在深圳的閃充技術發布會，但因為華為Mate?30系列德國的發布會錯過，接著就是10月10日OPPO在成都發布Reno?Ace，商用65W?SuperVOOC?2.0，但又是因為TUV萊茵德國的行程，再加上各種出差，拖到現在才有功夫動筆。作為有嚴重充電強迫癥和電量焦慮癥的用戶，我向來就非常重視充電這回事，也因為和充電頭網的小妖站長認識時間很長，也入了非常多充電頭的坑。但是丑話說在前頭，個人只是從用戶的角度來聊聊自己的感受，專業度上還有不少欠缺，大家就多多擔待了。

充電的基礎：協議

在OPPO?Reno?Ace發布之后，有兩三個媒體朋友都在微信上問過我這個問題：“老徐，我如果用Ace，是不是MacBook?Pro的充電器就不用帶了，只用這一個？我看這個功率完全夠用啊！”當然，我的回答肯定是不行的，協議都不通用，怎么能通用呢？就像操作系統的驅動一樣，充電協議是整個手機充電的基礎。

現在整個手機充電最基礎的公有協議，就是BC1.2，即Battery?Charge?1.2，在這個協議下，以USB?DCP模式，可以5V1.5A的模式，提供最大7.5W的充電功率給手機充電。但是，光有這個協議功率肯定是不夠的，因為它的功率實在是太低了，但也正因為這個基準，使得最早大家都把能超過10W的充電功率都稱為快充，比如QC1.0規范的5V2A（10W）……

然后，各家芯片廠商也覺得這個規范下的功率遠遠不夠用，因此借著自家推出手機芯片的機會，推出了自家的快充協議，以達成最快的充電效率。理論上，只要采用了這些芯片組，就能實現這些快充協議下的快充功率，因此，我們也習慣性地將這些來自芯片廠商的快充規范稱為公有協議，目前主要有：

高通家的QC（Quick?Charge），最新版本

QC4.0+，在手機產品上的最高功率可達28W（針對平板類產品可以達到60W）;

·MTK家的PE（Pump?Express），最新版本PE3.0，支持提供超過30W以上的充電功率（6V5A）;

但進入2017年之后，特別是到了2019年，PD充電協議，因為PD協議采用的USB?Type-C接口天生就有著大電流多功能的優勢。隨著PPD?3.0版本之后，又擴展出來的PPS（Programmable?Power?Supply）協議，更是體現出一統天下的架勢，這個我們留待后邊再說……

既然有公有協議，那么對應的肯定就有私有協議。其實準確地說，這些私有協議有些是廠商自己搞出來的，有些則是通過“魔改”公有協議的結果，還有些則是營銷需求改了名字（看表格就好，這里就不細說了），但這并不重要，消費者只需要關注最后的結果就好了。

高壓、低壓與直充

說完了充電協議，接下來就要聊到充電的細節了。先簡單說說充電的原理，這一塊其實大家了解得都比較多了。這里必須要涉及到幾個初中物理上學到的關于功率的公式：電功率公式P=IU（I為電流，U為電壓）和熱功率公式P=I2R（R為電阻）。

充電的過程，其實就是一個功率搬運的過程，充電頭那邊，將220V交流電轉換為直流電，再通過數據線傳遞到手機端，再進入電池完成充電。還是以最基礎的充電協議USB?DCP為例，其最大充電功率為7.5W，分解為電流和電壓要素就是1.5A電流和5V電壓。但是手機使用的鋰電池標準電壓一般是3.7V，而能給它充電的電壓一般是不能高過4.2V的（其實我們常見手機電池電量顯示功能，就是根據電池實際輸出電壓的高低來判斷的，而充電是否充滿，也是則鋰電池內部的芯片根據鋰電池的電壓狀態來判斷。），所以這個5V的電壓并非會全部被電池吸引，因為整個充電的電路加上線材、芯片以及電池等各個因素消耗，為了能保證充電的效率，充電頭提供的電壓需要高于4.2V。

根據電功率公式，想要提高充電的功率，可以采用提升電流和電壓的方式來進行，但是，后邊的熱功率公式又給出了限制：在電路其他要素不變的前提下，電流提升，那么整個電路產生的熱量會以幾何級數提升。這不僅僅是一個安全的問題，還是涉及到效率的問題：一般鋰電池的安全溫度是43°C，高于這個溫度，電池就會降低電壓電流以策安全，而極限的安全溫度一般是53°C。其實采用電功率與熱功率公式之間平衡效率最典型的例子就是超高壓輸變電——在這個領域，其實也是和充電一樣的功率搬運動作，只是這個功率要大太多太多了，超高壓輸電就是將輸電電壓提升到上百KV，將電流盡可能變小，從而將電量傳輸過程中各個環節的熱損耗降到最低。

同樣的原理，在QC1.0協議將快充定義為5V2A之后，早期的快充標準就普遍將提升充電功率的途徑選擇為提升電壓——按前邊說到的，這個電壓主要就是充電頭的輸出電壓。比如要達到常見的18W快充功率，可以采用5V3.6A、9V2A、12V1.5A等幾個參數配置，而后兩者我們見得比較多，原因就是熱功率的限制所在。這里還有兩個原因，第一，想要讓線材等整個電路相關元件承受更大的電流，成本會增加，比如更粗的線材會有更低的電阻，很多廠商對此都會有更現實的考量;第二，早期MicroUSB本身的比較普遍的電流承受力上限是2A，但是在電氣領域，不用到極限留出冗余是共識，所以1.5A這個檔位會用得比較多。想要強化這個能力，就需要定制，比如第一代OPPO?VOOC閃充功率是20W～25，5V4A～5V5A的配置，所以采用了定制的7Pin線材來解決這個問題。這也是為什么很長一段時間，智能手機的充電功率都上不去，唯獨OPPO?VOOC一枝獨秀領跑的原因所在——投入高帶來的收益自然就高了，這也讓OPPO的VOOC在之前高壓快充為主流的市場中，以低壓直充的理念顯得相當的不同。

何為低壓直充？它是相對于高壓快充而言的。在高壓快充的系統中，送入手機的充電功率，需要在手機內部的轉換電路對電壓進行轉換，變為可以進入電池的合格的電壓電流，在這個過程中，轉換電路會因為功率的損耗。理想的解釋為，比如充電功率為18W，轉換電路的效率為95%，那么理論上就會有0.9W的功率損耗，而剩余的功率在充入電池的過程中，因為電池還有內阻，又會發熱，這所有的熱量如果都被積聚在手機小小的空間里，帶來的溫升是很可觀的。如果同時再使用手機，屏幕、SoC也會發熱，這就會造成手機電池迅速達到安全控制的閾值，所以，很多高壓快充的手機在亮屏時，都會自動關閉快充功能，最起碼就是要將轉換電路的發熱給控制住，保證安全。

由于充電頭內部的電路結構、工作方式決定，完成充電過程中的恒壓恒流，簡直是舉手之勞，不會額外增加多少發熱，而且同時手機內部沒有轉換機構，所以發熱自然就會變低很多，主要考慮的發熱就是來自電池的內阻，而電池的內阻本身就很小，而且還可以通過其他手段來化解，比如極耳中置主要目的就是這個，另外還可以通過雙電池分流這樣的手段，讓電池更快地接受充電功率。

從潛力上來看，低壓直充是非常非常大的。早期VOOC量產的時候，是25W功率，但很快就改到了20W，因為相比之下，競爭對手的高壓快充太不“經打”了，不需要徒增成本。其實最早的時候，VOOC就已經可以頂到40W的功率，而VOOC充電線雖然長時間只需要工作在4A的條件下，但其實OPPO設計時的冗余是7A。之前華為采用FCP（Fast?Charge?Protocol）是高壓方案，其實是可以兼容QC的，然后就是到2016年12月推出的榮耀Magic，直接拿出了5V8A，功率高達40W的Magic?Power低壓快充方案，但是因為滿功率充電的持續時間極短，因此口碑一般;到了2017年下半年的Mate10Pro發布時，也推出了自家的低壓大電流充電方案SCP（Super?Charge?Protoco）l，22.5W（5V4.5A）。需要提到的是，雖然名字一樣，但現在華為手機上用到的40W?SCP原理和那個時候的SCP并不一樣。同樣的，vivo在2016年底推出的X9?Plus和2017年下半年推出的X20?Plus上也“悄悄”采用了22.5W（5V4.5A）的低壓快充，然后在2018年上半年推出的新機上改為了另一種協議，名字和功率倒是沒變，還是叫Flash?Charge，但原理也變了。但無論怎么變化，我們都可以看出，低壓直充的好處是很多，但是缺點也非常明顯：專屬器材帶來的高成本，通用性差，上到通用型充電器上就慢如龜速，用戶對此頗有微辭……

雖然低壓直充看起來有各種各樣的優勢，但是它也不是沒有缺點，主要的問題就是成本高昂，特別是對比高壓方案，在手機端沒有降壓芯片系統做中和，所以隨著電池充電進程電壓升高，充電器需要與手機端不斷進行信息交換做輸出電流和電壓的調整，這對整個充電鏈條的所有設備都有相當高的要求。反過來看高壓方案呢，高通和后邊要提到的PD協議，都認為要通過電壓和電流的精確調整，進一步提升充電效率：比如QC?2.0會在5V/9V/12V幾個固定檔位電壓里進行調整，而到了QC?3.0和PD2.0，則允許從3.6V進步，以0.2V為單位進行更加精準的調節。縱然如此，由于高壓充電天生的缺陷，特別是接口的問題，讓功率的進一步提升還是很難。

隨后，USB?Type-C接口出現了，這個接口原生最大的功率可以達到100W，最大支持電流可以達到5A。從參數上來看，USB?Type-C是個好接口，但它并不是沒有缺點的：USB?Type-C這個接口本身是誕生于電腦領域，作用之一是用來統一各種數據接口，而放在充電這個應用上，USB?Type-C接口本身支持5V/9V/12V/15V/20V等多個電壓，但是它最初并不是為手機充電而準備的，直到伴隨著這個接口誕生的充電協議USB-PD（USB?Power?Delivery）出現，才讓它真正和手機之間有了更有趣的互動——沒有協議的支持，甚至會出現手機與電腦USB-C口連接之后，手機給電腦充電的尷尬局面。

看到這里可能很多人會懵：這是什么情況？簡單點說，不要看到一個采用USB-C接口輸出的充電器，就認為它能支持PD快充。因為在沒有協議支持的前提下，這個接口只能最多提供給你的手機5V3A，15W的充電功率，其他的充電檔位，一定要有協議的支持才行。而且，USB-PD還解決了一個問題：它通過USBPD3.0（PPS，Programmable?Power?Supply）的協議升級，完成了對前邊我們看到的很多廠商自主快充協議的兼容，包括高通QC、聯發科PE、華為FCP和SCP以及OPPOVOOC，也就是說快速充電的實現會因為這個協議的出現變得更加簡單，而PPS協議的出現，就是前邊提到的充電的一個要素：電流電壓的實時偵測和無極調節。

有意思的是，PPS協議因為兼容了SCP和VOOC協議，也意味著它也接受并支持了直充的概念，前邊說到，PD協議雖然可以提供高達100W的充電功率，但是它的檔位并不適合手機，而PPS協議的出現，則能提供諸如3.3V～11V/3A這樣更加適合手機充電的檔位，然后在充電器端完成恒壓恒流，在充電的過程中與設備進行雙向通訊，從而實現更高效，發熱更低的直充。同時，廣泛的協議支持，也解決了私有協議通用性不強，成本偏高的問題，這對用戶肯定是相當友好的，因為理論上用戶可以實現用一個PD充電器搞定更多設備充電的事兒！只不過目前看除了三星45W充電是原生支持PPS協議之外，其他廠商（包括小米的40W），在兼容上都顯得有些“曖昧”，畢竟自己花了不少成本弄出來的私有協議，更多代表著面子問題和收益問題——這就是為什么現在很多PPS用在一些私有協議的手機上，卻無法實現比5V3A這個指標更快充電功率的原因所在。

老樹新花的電荷泵

高壓充電、低壓充電和PPS充電，上一個章節都說得差不多了，但是，這些充電技術都面臨著一個問題：當充電功率提升到一定數值之后，再進一步大家都面臨著難題，高壓方案不可能一味將電壓再往上提升，而低壓方案也不可能一味將電流再加大，實驗室的華麗數據和量產之間還是有鴻溝的。比如2016年在MWC上，OPPO推出的80W超級閃充技術，電流已經高達16A，從技術上看，線材承受這樣的電流倒是問題不大，但是這個電流對接口卻是危險的——不信快充的時候，有興趣的朋友可以用手去感受一下接口端的發熱量。

而就在此一年之后，即2017年的MWC上，魅族亮相了名為Super?mCharge的充電技術，功率高達55W，雖然它的功率在數值上比OPPO還差點，但是這項技術的參數卻是令人眼前一亮：10V5.5A，但它卻并非是傳統的高壓充電技術，一個“新”名詞由此進入了大眾的視野：電荷泵。是的，這是整個業界針對手機充電功率未來進一步提升的共識，平衡各方面因素之后，還是提升電壓可能更穩當一點。

大家不要認為電荷泵是個新技術，這項技術早在20世紀就已經存在了。它的優點是轉換效率極高，比如現在采用得比較多的IT的BQ2597X開關式電容電荷泵充電芯片，它的標稱轉換效率達到了97%，是傳統高壓充電所無法比擬的，但是它的缺點也很明顯，就是其對電流的承受力非常弱，傳統電荷泵一般工作電流只有幾百mA，放在動輒以A為單位的手機充電上可不行。但是通過魅族和安森美半導體（ON?Semiconductor）一起改進，改進了電荷泵技術，讓它可以更好的用于手機充電。比如前邊提到的BQ2597X芯片，就能承受高達8A的電流……而且很多電荷泵芯片在推出的時候還有一個特點：就是它能做到具備電荷泵技術的同時，還能兼容QC/PPS這些傳統的高壓協議，也就是用戶舊的充電器也可能能用。

這一切看起來都非常美好。2018年推出的魅藍E3就搭載了電荷泵技術，但是商用功率只有10V2A，20W;然后差不多同時期推出的vivo?NEX旗艦機也采用了這項技術，功率為10V2.25A，22.5W;2018年6月，OPPO?Find系列旗艦重現江湖，Super?VOOC充電功率達到50W，雖然還是祖傳的低壓大電流方案，但在手機內部的供電機制上采用了電荷泵技術;2018年下半年，華為Mate20Pro發布，40W快充也是電荷泵技術，10V4A;步入2019年，電荷泵技術更是顯出一發不可收拾的喜人局面，華為MateX將SCP的功率推高到50W（10V5A），隨后上市的iQOO，則將44W（10V4.4A）電荷泵技術成功商用，到了夏天的MWCS2019上，vivo亮相120W的Super?FlashCharge，也是基于電荷泵技術……此外，傳聞中小米正在計劃商用2019年上半年宣布的Super?Charge?Turbo?100W快充技術，也是基于該項技術。

而且，電荷泵這項技術在手機上的運用還代表著手機功率的上限在理論層面被大大提升。三個方面來看：1.現階段都是采用一級降壓的方案，即10V-5V，就已經能在電流不增大很多的前提下，將充電功率提升1倍，如果在充電頭端和手機端，各增加一枚電荷泵芯片，做到兩級降壓，即20V-10V-5V，那么電流不變，充電功率就還能再提升一倍，但這個方案會因為芯片的增加帶來成本的提升，同時還要考慮散熱這些問題;2.如果像OPPOSuperVOOC那樣采用串聯電池分壓的方式（vivo?120W方案個人覺得就是這樣），也同樣可以實現充電功率翻倍的結果，只是電池同步配對對于供應鏈的要求會更高;3.就是采用高壓電池，現在我們采用的手機電池都是3.7V的電芯，如果將電池電壓提升一倍，但像OPPO?Super?VOOC那樣在放電端加上一級電荷泵降壓給手機系統供電也是可行的，這樣充電頭端就可以直接采用20V輸出到手機，再做20V-10V降壓就可以給高壓電池充電了，但這也需要成本。

不過這都是理論上的，如果大家仔細看過了前邊那一堆文字，肯定就知道隨著充電功率變得越來大，整個系統的風險會提升，容錯率也會變得更低，而且像USB?Type-C接口原生的功率就只有100W，想要突破這個上限，又涉及到接口的改動。同時，線材、接口等部件的承受力，電化學性能，也都面臨著挑戰。這背后，都是一項項成本，實驗室數據，并不代表著商用數據，復雜的用戶使用場景也會給大功率充電帶來更多安全方面的挑戰，只有留待手機廠商與上游供應鏈一項項的來解決。

快充與電池，相愛相殺

前邊聊了這么多快充技術，我們絕對不能忘記整個快充鏈條重要的一環：電池。這個小東西——它的確是小東西，哪怕是電動汽車上龐大的動力電池包，也是一節節的小電池組成的，它是整個充電的終點，也是驅動整個手機系統運作的起點，我們肯定不能忘了它。但在這篇文章里，我只想解答這樣兩個問題，相信也是很多消費者關注的：為什么電池不能做得很大來解決續航的問題？快充是否傷電池？

電池能不能做得很大來解決續航的問題？當然可以。但是，它帶來的問題也是顯而易見的，那就是重量。比如我們現在能見到的5G手機，幾乎都加入4000mAh及以上容量的鋰電池，而它們的重量也是水漲船高，對便攜性的過多侵占，是很多消費者都不能接受的，所以，一般來說，廠商也都會在這些方面進行平衡。而且，電池也可以通過提升能量密度的方式來提升容量，但是能量密度過大，會影響充電速度的提升，考慮到這個問題，廠商也會在充電功率和能量密度之間做平衡，這也是為什么現在手機電池容量都會處于一個比較常見參數區間，也就是說業界對此是有共識的。

然后就是快充是否傷電池的問題，首先，這個問題的答案是：No！電池的循環壽命，也就是電池充、放電循環次數，以容量降低到只有80%容量時的充放電循環為依據（一塊電池累計放電容量達到標稱容量的80%～85%再充滿，一般視為一個充放電循環）。根據電池的材料體系，比如標稱800個循環（次數），要考慮電池的能量密度、工作適應的溫度區間、允許的充放電倍率、物理化學的穩定性能等條件下的一個平衡，綜合考慮后的一個個最優的，能滿足手機使用要求的結果。如果只考慮循環壽命，可以做到很高，比如采用鈦酸鋰材料，可以做到上萬次的壽命，但是能量密度太低，同等體積容量太小，無法接受。這段話更簡單的理解就是：只要電池在進行充放電，無論快充慢充，它的壽命都是在消耗的，不必糾結。不過，鋰電池倒是的確有健康使用的問題，長

期過度充放電——哪怕電池內部有芯片做過度充放電保護，這的確會對電池本身的壽命有所影響。鋰電池本身的特性就是沒有記憶效應，隨用隨充，淺充淺放，讓電池保持在一個較高的電量水平，反而會對電池本身的健康更有好處，別忘了，電池的循環次數的計算方式可不是按你拔插一次充電頭來計算的，而是以累計充放電的容量來計算的，比如豐田的混動汽車鋰電池，其充放電策略就是盡量保持在50%～70%之間，以更好地保持鋰電池本身的狀態。

一般來說，電池充電在90%的電量之下，功率輸入會比較“隨意”，即我們常說的恒流階段，但電量達到90%或95%之后，就會進入非常“小心”的充電階段，即恒壓階段，電流會變得較小，以保證最后充電階段的安全，而這個階段會變得特別漫長，比如華為手機，在充電到90%之后，充電指示燈就會由紅變綠，提示用戶這個時候充電的效率較低，你要是等不了就可以拔下充電線使用了。

但是，這個問題隨著一個解決方案的出現也有所改善，這就是OPPO剛剛隨SuperVOOC?2.0技術更新的VFC算法。它是OPPO與電池大廠ATL一起聯合研發的，基于對大量電芯充電過程數據變化的總結而得出的，在這項算法的“指導”下，采用SuperVOOC2.0充電技術的OPPO?Reno?Ace會在充電的最后階段，依舊以5V3A，15W的功率將電池充至100%，這在過去是不敢想象的。更有意思的是，這是一項基礎技術，不受限于上層協議和技術框架，也就是說不僅僅是SuperVOOC2.0技術下它有效，對于采用VOOC4.0，像OPPO?Reno?Ace兼容的QC/PD充電協議也一樣管用，甚至其他廠商也可以通過代碼植入的方式達到支持。對此我的評價是：“OPPO?Reno?Ace是90%～100%這個階段充電最快的手機。”對于有充電強迫癥，不充到100%不罷休的消費者來說，非常管用，也算是節約充電時間，提升充電效率的另一個層面的進步吧。

寫在最后

這篇文章很長，其實它應該更長的，因為我本來還規劃了無線充電的環節，但看看字數，我還是決定就此打住，之后有時間再弄。以現在網絡上大部分朋友的閱讀習慣，要看完這篇文章，幾乎是不可能完成的事，而對于我來說，更像是一次充電知識的總結和梳理吧，寫東西，最先要讓自己開心才行。

2017年底，中國通信標準化協會宣布《移動通信終端用快速充電技術要求和測試辦法》基本制定完成，明確定義“快速充電”并統一充電方式及通信協議，即“快充”的國家標準，它所定義的“快充”，即在30分鐘之內，進入手機的平均電流大于3A，或者在30分鐘內能將電池電量從0充到60%。看過前邊這些內容，大家應該能明白為快充標準為什么要這樣定義了吧，這的確是平衡了充電功率和效率，以及用戶手機使用習慣等各方面因素。

記得2019年上半年專訪華為的李小龍時，他提到“現在消費者平均的月流量是幾個GB”，等到下半年再聊到這件事兒的時候，幾個GB就已經變成了十多個GB，但總結是不變的：“這背后都代表著用戶手機使用時間的大幅度增加。”是的，每天只有24小時，手機在用戶手上呆著的時間越長，留給充電的時間當然就越短了。我相信沒有消費者愿意花更多的時間在充電這件事上，這大概就是快充為什么越來越受大家關注的原因吧。不需要一定要充滿100%，只要能以最短的時間，讓手機盡可能多的回復更多電量，這就夠了。從我的使用來看，只要能有超過20W的充電功率，應付當下大部分的手機電池都已經夠了，但是，它并不能滿足用戶的需求，因為大家都希望充電的時間能變得越來越短，短到沒有感覺，手機就已經滿血復活了。

最后再說一個個人觀點：只做快充，不做對應私有協議充電寶的行為，都是耍流氓，要么，就最起碼兼容一個公有快充協議吧。公私才能合“贏”，在快充這件事上，用過根本就回不去了！