手机快充赶超电脑！最强科普告诉你为什么手机不会炸

中奇 万铎 黄阳 发自 凹非寺

鹅板凳 | 公众号 ebandeng

 

最近各大手机厂在电池充电方面好像突然开窍，100W甚至125W都轮流上场刷屏。

大鹅看着手里60W出头的笔记本充电器默默流下了眼泪。

一方面是充电技术捷报频传，一方面是腾讯的玄武实验室爆出快充的安全问题，称市面上快充产品普遍存在重大安全问题，存在爆炸风险。

所以手机的快充到底是咋回事？它安不安全？今天咱们就来好好聊聊手机充电那点事。

早期充电简史

虽然现在嘲讽苹果“五福一安”已经成为数码爱好者的基本修养，但放十年前，手机的充电功率还远远到不了这个水平。

最早的诺基亚黑白屏手机，它的充电接口，是真·充电接口，传数据甚至连屏幕投影这些功能都是不存在的。

当然那时候手机功能也简单，能打电话发短信就差不多了，要再有个贪吃蛇，也能勉强当半个游戏手机了。

造成的结果就是，那时候的手机耗电小，电池容量小，加上技术限制，充电功率也就2.5W。

后来随着彩屏手机的诞生，手机的功能开始进一步丰富，可以连电脑把音乐下到手机里听了。

于是手机在充电接口之外，又多了一个数据传输接口。

再过了一段时间，智能手机取代功能手机走上历史舞台，手机功能越来越多，耗电量也越来越大，电池容量也跟着突飞猛进，到了动则上千毫安时的时代。

这时候2.5W的充电器就奶不动你的手机了，充电慢不说，甚至还会出现边充电边玩手机，电量还越来越少这种”入不敷出”的情况。

快充的变迁

对传输接口的要求越来越高，逼着行业里的各大巨头组队攻坚克难。

于是，Intel、NEC、IBM、Microsoft、Compaq、DEC、Northern Telecom这七家公司就组成了USB-IF（Universal Serial Bus Implement Forum）这个组织，并首次提出了USB规格。

USB的诞生正逢其时，很快就普及开来。随着USB逐渐成行业标准，2010年USB-IF发布了USB BC 1.2充电标准（BC是Battery Charge的简称）。

各家手机厂商一看，充电和数据接口可以二合一，机身内部可以省下不少空间，于是这种充电方式成了主流，除了手机厂商在用、数码相机等其他便携电子设备也都开始用。

USB BC 1.2最大的功劳就是让USB充电的最大电流能够达到1.5A，尽管它没有提升电压，但充电功率直接提升到了7.5W。

虽然现在看起来不咋样，但是在那时候跳起来暴打2.5W还是够够的。

然而历史的车轮滚滚向前，智能手机的功能越来越多，屏幕越来越大，手机里的各种元器件也越来越费电，手机电池也不得不越做越大，于是充电速度又一次成为了行业发展的瓶颈。

最先发觉这个问题的是高通。别看高通好像就是一个卖芯片的，人家的真实身份是专利巨佬，其中一条很重要的赚钱方式就是研究技术，申请专利，授权使用，最后躺着赚钱。

于是2013年，高通发布了第一代快充技术QC1.0，突破了USB BC 1.2标准中的1.5A的最大电流限制，将其提升到了2A，让快充最大功率可以到达10W。

至于为什么只是提高到2A而不是再接着往上拉，主要是因为当时大多数手机使用的都是USB 2.0规格的Micro USB接口，2A的电流基本上是这个规格可以承受的电流最大值了。

既然电流只能输入那么多了，那就只好提升电压来提高整体功率，这也成了行业里的主流玩法。

包括高通后续升级的QC 2.0、联发科的Pump Express、魅族的mCharge、华为的Fast Charge Protocol、三星的Adaptive Fast Charging都是这种。

但是高压充电并不是什么完美的解决方案。一个很明显的问题就是——

充电时手机端发热特别严重，特别是亮屏充电。热就算了，还充得慢，撞上个稍微吃点性能的游戏，充的还赶不上用的。

热就算了，挡着我上分就不厚道了吧。改，接着改！

既然充电功率越高充电速度就越快，而充电功率等于电压乘以电流。

拉高电压不行，那就能魔改充电线来加大电流。

第一个这么干的就是OPPO。具体的方法就是在标准的USB数据线中，在接口多加触电，在内部多加到导线，让线材更粗可以通过更大电流。

其实如果把给手机充电比喻成给一个池子蓄水，那么高压低电流就相当于增加左边的水压，让右侧水池的注水口水流得更快。

而低压大电流就相当于直接拓宽入水口的宽度。

初代的VOOC闪充凭借着5V/4A的20W超大功率，在当时智能手机的充电速度上可谓一骑绝尘，随后充电五分钟通话两小时的广告词也是深入人心。

那之后随着先天支持大电流的USB Type-C接口逐渐普及，更多厂商开始尝试大电流的充电方案。

华为推出的Super Charge Protocol、联发科的Pump Express Plus也转投这类方案高通的QC快充在兼容此前高压低电流的同时，也加入了对低压大电流的支持。

边玩边冲和发热的问题是缓解了，但还是有比较明显的缺点。

首先你需要购买专门的数据线，其次手机虽然发热控制住了，但导线和充电头的温度上来了，功耗都浪费在了发热上。

最先想出解决办法的是魅族，方法是让导线阶段用高压低电流、手机里用低压大电流，而导线和手机电池中间，加一个变压器。这个变压器的学名就是电荷泵。

魅族虽然第一个想到，但是由于各种原因，这个技术没有最终普及开来。

真正把电荷泵带火的，是华为的Mate 20 Pro，它充电器使用10V4A，手机芯片再将其转换为5V8A，总功率保持40W。

但这种方法也还是不够完美，它的问题就在于——

• 以现在的技术水平，电荷泵能转换的功率上限大概在50W多点；
• 电荷泵不能一直保持高功率状态，充电后半程必须降低功率保护电池，所以手机没电后，前半段的充电速度贼快，但充电功率就会大幅度下降，总时长还是比较长。

于是又有了一个新的技术来填补它的漏洞，也就是“双电芯”。

简单来说，就是以前的手机里面都是一次充一整块电池。而双电芯则是使用两块电池拼在一起，耗电时候俩电池一起用，充电时候分开充。

OPPO的65W VOOC闪充就是用了这种技术。

既然电芯能一分为二，那手机里的电荷泵能不能多安几个好突破50W的上限？

可以。

于是这次vivo的120W FlashCharge和OPPO的125W VOOC闪充就分别在手机中用了两个电荷泵和三个电荷泵。

PD协议是个啥？

快充技术跑得快，但是有一个尴尬的问题，就是大家都是闭门造车，你做你的，我充我的。结果各个设备要想实现快充都要用专门的充电头甚至是充电线。

这要平时用着还好，真要出个差、旅个游，光充电头都能装个小半斤。

能不能搞个一统天下的充电协议，一个充电头走天下呢？

还真可以，那就是USB IF推出的PD协议。

没错，就是之前提出USB标准的行业协会。

其实PD最初推出的时候也没什么厂家愿意使用，毕竟新的技术往往意味着新的成本，没啥大的动力厂家不会轻易投入的。

而且万一你的方案还没我的方案好使，我还出大价钱来迁就你，那不就是把自己的卖点拱手相让了么。

USB IF当然懂得这个道理，先是2017年在PD3.0的基础上，增加了可编程电源PPS(Programmable Power Supply)，开始为快充统一规范。

自己忙活还不够，人还拉着谷歌一起推广，强制规定Android 7.0后的机型，都必须支持USB PD。

其他厂商想要自己的独家充电功率也可以，可以在PPS的基础上，继续往更高的充电功率上冲刺。

那之后，高通的QC和联发科PE被完全收编、华为、三星、OPPO、vivo、小米等厂商的快充，也都完成了对PD协议的兼容，江湖一统。

对于我们普通消费者而言，现在出差只需要带一个PD充电头，就能给绝大多数电子设备快速充电。虽然可能达不到手机的最大功率，但也要比五福一安快很多了。

这里还可以捎带提一嘴氮化镓，它又是个什么东西？

说白了，这就是一种用于充电头制作的新型材料。好处是可以大幅缩小充电头的体积，但具体能不能快充，还得看协议。

那么猛，会不会把我手机给炸了？

手机充电器功率都赶上笔记本电脑了，会不会把小机机给炸了？

尤其是在某韩国品牌手机出事之后，大家心里还是比较虚的。

但其实，那款手机之所以出问题是电池内部工艺不过关，容易短路。

充电技术不背锅。

而现在，绝大多数正规厂家生产的快充设备，都是安全的。

其中很重要的一点是，现在的充电头和手机等电子设备内，都有个专门管理充电的IC，也就是芯片。

在开始充电之前，这俩芯片会先匹配协议，说通俗点就是对暗号，只有暗号匹配了，才会正常工作。

而现在的手机和充电器通常都支持多种充电协议，举个例子如果拿个OPPO 65W的充电头给40W的华为手机充电。

那么充电头和手机的IC就会先发现，65W的Super VOOC暗号对不上，40W的SuperCharge暗号也对不上。

但二者USB PD的暗号对上了，接着就会用PD规定的电压和电流充电。

同时为了防止快充时升温带来的安全风险，现在手机里都有铜管、液冷、石墨烯甚至半导体等多种散热方式，内部也有非常精确的温度传感器来实时监测。

所以放心用就好。

那，电池会不会短命啊？

既然快充不会炸，那它对电池的寿命有没有损耗呢？

这么说吧，手机里的锂电池只要你用就肯定会有损耗，用的次数多损耗就多，次数少损耗少，跟快不快充没关系。

与其担心快充对手机电池寿命的影响，倒不如担心下你的电池使用方法是否正确，比如——

• 尽量别把手机用到自动关机才充电；
• 如果长时间不用手机，请把电池充至50%左右再关机放在阴凉处保存。

最后还要补充的是，手机充满了拔不拔其实都没事，你既不用担心电池没有涓流充电而虚满，也不用担心过充导致爆炸。

主要原因是电池充电的后期，电池内的电量越来越高，进入电池的电流也会越来越小，但现实生活中很难找到完全100%的那个时间点。

通常的解决方案是给电流一个限值，当充电电流低于这个值时，IC自动断电，保护电池，所以肯定不会过充爆炸。

但不同的手机厂商这个电流限值也不一样，所以最后电池的实际电量就是99.999%和99.9999%的区别，基本等同于满了，为了不逼死强迫症，手机都会显示100%。

最开始的充电器炸了是咋回事儿？

最根本的原因在于上文中说的充电IC，你可以把它理解成为一个非常微小的计算机，腾讯玄武实验室找到了一种通过 USB 口入侵这个微小计算机的办法。

在没对上暗号的设备里，开放更大的电流和电压，从而导致设备损坏。

作为一般用户咱们没必要太担心。

虽然它可以对设备造成永久不可逆的伤害，但几十瓦的功率导致起火爆炸是不太可能的。大多数手机等电子设备都有过载保护，无需太担心。

但要注意的是，许多杂牌充电宝等设备，过载保护能力的上限比较低，被攻击成功的概率很高

绝大多数黑客用漏洞做坏事，都是为了牟利。但直接把别人手机炸了本身是损人不利己事，真有人想报复你也有更简单的方式不是，没必要费老鼻子劲远程炸你电子设备。

另一方面这个安全漏洞爆是可以通过固件更新的方式修复的，相信主流正规厂商会很快跟进。所以咱们还是继续踏踏实实用吧。

说在最后……

这两年各方面技术进步的速度是有目共睹的，但电池方面一直没什么突破，所以只能在充电速度上下功夫。

而当快充达到几十W这个水平后，确实改变了我们的生活习惯 ，以前都是睡觉之前把手机连上充电器，现在起床后再充也来得及，极大程度上缓解了电量焦虑的问题。

但实际上现在除了苹果大多数手机的快充体验已经相当不错了，充电功率数字提升点边际收益是在急剧下降的，对于大多数人，125W相比65W可能提升并没有那么明显。

就好像手机屏幕在1080P后，往2K的推进相比从720P到1080P的升级十分缓慢。

技术更新当然不是毫无意义的，但选购手机时，还是得看综合表现。

毕竟兜里的钱是自己辛苦攒的，还是要理性消费。

 

-完-