让手机充电变快的秘密，都在这儿了
了不起的中国制造https://dy.163.com/article/FPRKB5OT0511DTU9.html出品 | 网易新闻作者 | 之遥科普 ， 清华大学专业科普团队你是否有过这样的经历：即将出门办事 ， 却发现手机没电 ， 不得不心急如焚地插上充电线 ， 过几秒钟瞄一眼龟速上升的电量 ， 结果手机电没充多少 ， 事情却给耽误了 。好在 ， 随着手机快充技术的发展 ， 这种尴尬正逐渐成为历史 。 今年 ， 多家手机厂商相继发布120W快充的新品手机 ， 让快充技术又迈上了一个台阶 。
120W快充手机发布（图片来源：IT之家）5分钟充电50% ， 手机快充究竟有多厉害？手机快充 ， 顾名思义 ， 就是给手机快速充电的技术 。 在电池电量一定的情况下 ， 充电功率越高 ， 充满电需要的时间自然就越短 。 因此 ， 充电的功率是快充技术的重要指标 。这几年 ， 我们见证了手机充电功率从5W开始 ， 慢慢发展到18W、44W、55W ， 再到今年刚刚出现的120W快速充电 ， 充电的时间从三四个小时 ， 减少到现在的二十分钟 ， 这些都展示着快充技术的飞速发展 。目前 ， 国产手机的快充功率已经全面超越了苹果、三星等外国品牌 。 今年六月起 ， 国内多家手机厂商相继发布支持120W快速充电的新品手机 ， 其中某家甚至能够在5分钟把电量充至50% ， 13分钟完全充满 。 相比之下 ， 苹果手机很长一段时间内仍使用5W的充电器 ， 今年发布的新品也只是将充电功率提升到了20W 。
某国产手机现场展示120W快充（图片来源：搜狐新闻）只需做一个简单的对比 ， 我们就可以体会到不同充电技术对充电时间的影响 。 对于手机电池来说 ， 输出电压一般在3.7V到4.2V之间波动 ， 如果电压按照4V计算 ， 电池的容量按照4000mA·h计算 ， 那么 ， 在理想情况下：使用5W的苹果手机充电器 ， 充满电需要3小时12分钟；使用40W的支持Quick Charge 2.0的手机充电器 ， 充满电需要24分钟；使用120W的新品快速充电手机 ， 充满电仅需8分钟 。可以说 ， 在手机快充技术这方面 ， 国产手机已经走到了世界前列 。
快充与传统充电技术的效率对比示意（图片来源：中关村在线）认真看文章的小伙伴们可能就要发问了：这个数据和几款120W快充手机的充电时间可对不上 ， 跟我们平时的使用体验也存在一些差别 ， 那么 ， 为什么会这样呢？了解完快速充电的原理和它面对的难题 ， 你自然就能从中找到答案 。手机的快速充电是怎么做到的？中学老师教过我们 ， P（功率）= U（电压） × I（电流） ， 那么 ， 要提高充电功率 ， 就要提高充电电压或者充电电流 。 快速充电技术的核心 ， 正是保证安全有效地实现这一点 。
5V1000mA的5W手机充电器（图片来源：百度）如果仔细观察手机充电器的接头 ， 你就能在上面找到类似“5V 1000mA”这样的标志 ， 这就是充电器能给手机提供的最大充电电压和电流 。 而120W的快充充电器 ， 普遍采用的是“20V 6A”的标准 。像这样提高充电电压和电流 ， 当然会带来各种各样的问题 。比如 ， 过大的充电功率会使电池内部和充电器接头处的焦耳热功率增大 ， 让它们严重发热 ， 可能会减少电池寿命甚至损坏器件 。 在没有保护措施的情况下 ， 大电压大电流可能直接损毁电池 ， 甚至可能引起火灾等事故 ， 而某些数据线不支持大电流的通过 ， 贸然使用也可能导致烧断等问题 。于是 ， 为了解决这些问题 ， 三个快速充电中的“黑科技”应运而生 ， 它们分别是：电荷泵、6C电芯和智能控温芯片 。
手机快速充电系统的内部结构（图片来源：搜狐新闻）电荷泵 ， 又叫开关电容式电压变换器 ， 简单来讲就是把快速充电使用的大电压 ， 转换成能够直接给电池充电的小电压 ， 而本身不损耗功率 。上图中充电IC的主要结构就是电荷泵 。 跟传统的变压器相比 ， 电荷泵不仅体积更小 ， 静态电流更低 ， 最重要的是它的能量转换效率高达98% ， 相比于传统的变压器提高了接近10% ， 几乎对充电功率没有影响 。而另一项“黑科技”——电芯 ， 就是没有保护电路板的充电电池 。 使用电荷泵变压之后 ， 原本的电流会进一步增大 ， 对于“20V 6A”的充电器来说 ， 电压通过电荷泵降低到5V ， 电流就提高到了24A ， 这对于传统的3C电芯来说是难以承受的 。 因此 ， 6C电芯应运而生 。
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