手机百瓦快充时代来临-看懂快充技术发展,快充协议规范与差异

手机百瓦快充时代来临-看懂快充技术发展,快充协议规范与差异

今年的世界移动通信大会(MWC)期间,红米发表了300W快充技术,五分钟内就可以充饱4,100mAh电池的手机; 无独有偶地,realme也在同时发表了搭载240W快充的realme GT Neo 5,十分钟内就能将4,600mAh的手机电池充饱电。 在各大厂商竞相推出超快充技术时,我们来盘点一下目前市场上的快充技术有哪些? 以及围绕着快充的相关问题。

目前手机市场快充的发展现况

随着手机的性能越来越强大,人们对手机的依赖度变高,各大手机品牌无不想方设法延长手机的使用时间,不论是加大电池电量或是提高充电速度,种种尝试都让手机快充技术在这五年间快速发展,其中发展得最快的以国内厂商莫属。

整套快充设备 目前各家发表的快充技术几乎都要使用原厂充电器与原厂充电线才能发挥最高的快充实力。▲ 整套快充设备
目前各家发表的快充技术几乎都要使用原厂充电器与原厂充电线才能发挥最高的快充实力。

卯足全力拼快充

回到2018年,当时华为尚未受到美国禁令影响,旗下手机各方面技术都快速成长中,当年发布的iPhone XS系列最高仅支持9V/2A 18W快充时,华为就率先在旗舰手机Mate 20 Pro上搭载了40W的SuperCharge有线快充以及15W的无线快充,换句话说无线充电的速度就几乎追上当年iPhone有线充电的速度。

华为 Mate 20 Pro 华为在鼎盛时期快充技术发展很快,在当年属快充技术领头羊。▲ 华为 Mate 20 Pro
华为在鼎盛时期快充技术发展很快,在当年属快充技术领头羊。

同时期也极力在发展快充技术的品牌还有 OPPO,喊出了「充电五分钟,通话两小时」的口号,与华为 Mate 20 Pro 同样在2018年发表的 OPPO R17 Pro 就搭载了10V/5A的 SuperVOOC 闪充技术,大约30多分钟就能充饱100%的电力,同期旗舰机在同样充电时间下大多只能充50%左右电力,速度比别人快上一倍。

百瓦快充时代来临

随着时序推进,在美国贸易禁令之下,华为手机发展卡关,接棒的则是小米开始快速发展快充,2018年推出的小米8和同期旗舰手机一样仅支持18W充电,不过隔年发表的小米9就大幅推进到27W,接下来几乎是以季为单位的推出充电速度更快的手机,到了2020年不过两年的时间,就推出了支持120W有线秒充的小米10至尊纪念版,订出自家的 HyperCharge 快充协议,正式宣告超过百瓦快充速度时代来临。

小米10至尊纪念版 小米10至尊纪念版时是业界首款量产的120W有线充电、50W无线充电和10W反向充电手机。▲ 小米10至尊纪念版
小米10至尊纪念版时是业界首款量产的120W有线充电、50W无线充电和10W反向充电手机。

快充竞速时代,魔改版技术宣示

虽说超过百瓦的充电速度听起来很快,毕竟手机体积这么小、电池这么小,有着媲美或是超越部分笔记本的充电速度好像已经很够用了,但厂商可不这么想。

realme光速闪充架构

从 OPPO 分家独立的 realme 继承了 SuperVOOC 闪充技术并持续发展,在MWC 2022上发表了光速闪充架构,可以支持100W至200W之间的充电功率,只要充电5分钟就能为当时发表的旗舰机 realme GT Neo 3充电50%,在今年的MWC 2023上更是推出了支持240W快充的 realme GT Neo 5,以前要充电5分钟才能通话两小时,现在充电30秒就能提供两小时的通话时间,9.5分钟就能把电池电量完全充满。

缩减充电器体积 realme 在240W充电器里安装了GaN芯片来缩小体积, 240W充电器仅略大80W充电器一点点。▲ 缩减充电器体积
realme 在240W充电器里安装了GaN芯片来缩小体积, 240W充电器仅略大80W充电器一点点。

为什么可以充这么快?

之所以可以达到这么高的充电速度,realme 表示他们采用了全新的充电架构,手机内部有三路100W电荷泵并联,电池采用可支持高电流的10C超薄极片电池,手机充电器则是采用230W双GaN设计,可以输出20V/12A的电流,并转化成10V/24A的电流输入手机,且 realme 表示充电转换效率高达98.5%。

除了手机内部和充电器的搭配,为了要能支持这么大的电流通过,充电线也是特殊订制的12A充电线,采用21AWG加粗铜导线制造,提高充电线的承载能力20%,简单来说就是从手机内部设计、充电线到充电器全都要使用 realme 推出的配件才能达到240W的快充速度。

至于为什么是240W而不是其他数字,主要是因为目前USB Type-C 2.1最高就是支持240W充电,除非USB IF制定出更高规格的规范,不然采用Type-C 2.1的装置最高就是240W。

realme 快充技术 在2023MWC上 realme 发表了240W快充技术,从电池、充电器到电线全都重新设计。▲ realme 快充技术
在2023MWC上 realme 发表了240W快充技术,从电池、充电器到电线全都重新设计。

红米的300W快充怎么来的?

既然 USB Type-C 2.1的规范最高是240W,那为什么红米会公布300W快充的实测视频呢? 原因是该视频展出的手机Redmi Note 12 Pro+为「魔改版」,就是非量产的实验性手机,因此不受 USB IF 协会规范限制。

和 realme 一样,红米也是从内到外全部改装示范手机,包含采用多个订制的6:2电荷泵芯片并联,比起传统4:2电荷泵芯片可以改善大电流发热的问题,且转换效率高达98%,电池则是采用15C高倍率电池来满足大电流需求,同时在电池内部加入新型硬碳材料,比起一般石墨结构可以提供锂离子更大的反应空间,电池则是采用三明治堆叠方案, 在双电芯之间填入相变材料,提高散热表现; 充电器也是换成双GaN充电器来提高充电效率并缩减体积,最终展示出在高达290W的峰值功率,并得到5分钟内充饱4,100mAh电池的充电速度。

红米300W快充技术 在红米释出的视频中,最高充电功率一度达到290W,且高于280W的充电功率维持两分钟以上。▲ 红米300W快充技术
在红米释出的视频中,最高充电功率一度达到290W,且高于280W的充电功率维持两分钟以上。

充电安全设计

快充速度这么快,相对的许多人就会担心安全问题,对此,不论是realme或是红米都在快充系统中放入多项安全防护机制,以realme为例,高功率充电要解决的首要问题就是温度控制,因此realme特别加大了手机内的液冷系统,提高电池的覆盖面积来强化散热效率,安全性方面多数厂商都会加入防火设计、温度感测器等, 通过多层保护机制来降低意外发生的机率,当然,自己说不准,现在也有第三方实验室会进行安全认证,例如德国莱茵TÜV实验室就有安全快充认证。

至于长时间使用快充会不会导致电池寿命变短呢? 由于手机电池内都有设计充电芯片,可以避免电池过充或过放的问题,即使是快充,就目前机制看起来对电池的影响也不算太大,若是真的担心的话,手机内也通常会提供设置让用户在充电满一定百分比之后就放缓充电速度来保护电池。

现有的120W充电器 小米目前采用的120W充电器也是GaN充电器,体积比不少笔记本用充电器还小,不过充电功率超高。▲ 现有的120W充电器
小米目前采用的120W充电器也是GaN充电器,体积比不少笔记本用充电器还小,不过充电功率超高。

第三方实验室认证 通常厂商在设计出快充技术后,会送交第三方实验室认证快充技术安全性。▲ 第三方实验室认证
通常厂商在设计出快充技术后,会送交第三方实验室认证快充技术安全性。

苹果、三星、Google的快充政策

相较于国内厂商几乎全力发展自家的快充协议,其他的手机品牌对于快充采取的态度就相对保守许多,就以苹果为例,即便是最新的iPhone 14 Pro Max最高仅支持27W PD快充,这是小米四年前的快充速度,三星甫发表的Galaxy S23 Ultra最高支持45W快充,相比竞品来说同样称不上快,Google的Pixel 7 Pro 最高只支持23W充电,充饱一台 Pixel 7 Pro 大概需要100分钟,就现在的标准来看其实称不上快充。

为什么不发展快充?

许多人最好奇的是,为什么相较于国内品牌手机,其他国家的手机似乎不太注重快充呢? 有些人推测是因为快充的需求量没这么大,大部分人在住家和工作地点之间往返,两处都有插座可以充电,开车也可以使用车充,出门也可以携带移动电源,快充好像不是那么必要,也有人觉得快充限制很多,必须要用指定的充电器和充电线,对电池寿命又有影响,其实没比较方便。

对于这个问题,上述品牌其实比较想改善充电协议各自为政的状态,特别是 Google,想统一充电标准,让 Android 手机只要都是使用快充充电器和充电线就能享有快充。

而对于快充的看法,百度曾在自家论坛中表示,在设计 Pixel 电池时必须在电池寿命、电池续航力以及快充之间权衡,鱼与熊掌不能兼得,若是选择高能量密度的设计,必定得舍弃掉快速充电的能力,这样才不会让电池老化速度过快,百度认为电池寿命对于用户来说是比较重要的一点,但也考虑到用户在手机快没电时会有快充需求, 因此仍然设计了只要充电30分钟就能将电池从0%充到50%,并且大约在一小时内就可以充到80%,80%之后则以涓流充电的方式来保护电池,延长电池寿命。

三星自家快充协议

三星虽然没有像国内品牌一样拼百瓦以上的快充,不过三星其实也有自己的快充协议:AFC和 SFC,AFC 是基于 QC2.0开发的快速充电,SFC 则是基于 PD 3.0 PPS 开发的快充协议-6QC和 PD 又是什么呢? 接下来我们继续说明。

三星充电器三星是以外的手机厂商少数有特别发展快充的品牌,不过充电规格并未推的特别高。▲ 三星充电器
三星是国内以外的手机厂商少数有特别发展快充的品牌,不过充电规格并未推的特别高。

各品牌自有快充协议

品牌快充协议名称
HuaweiFastCharge Protocol(FCP)SuperCharge Protocal(SCP)
OPPOVOOCSuperVOOC
realmeDARTSUPERDART
SamsungAdaptive Fast Charge(AFC)Super Fast Charging(SFC)
vivoFlashChargeSuperFlashCharge
XiaomiHyperCharge

认识更多快充规格:QC、PD

除了前述各家自己设计的快充规格之外,有没有各个装置之间共通的快充协议呢? 当然有罗! 像是高通的 Quick Charge(QC)、USB-IF协会制定的 Power Delivery(PD)就是多款手机共通的快充规格。

高通快充技术:QC

身为 Android 手机的主要处理器供应商之一,高通的QC快充通用于采用高通处理器的手机上,目前最新的版本为QC5,支持100W快充,只要五分钟就能将装置电量从0%充到50%,且兼容于旧的QC4+、QC4、QC3等充电协议,更和 USB PD3.0规格兼容。 虽说QC5支持到最高100W充电,但不代表采用此充电协议的手机就能提供100W快充,比方说像是ROG Phone 6虽然支持QC5充电协议,不过只支持65W快充,还是要看手机本身的充电设计而定。

高通快充技术组合 依照设备和充电器支持的不同快充协议,可以提供不同速度的充电功率。▲ 高通快充技术组合
依照设备和充电器支持的不同快充协议,可以提供不同速度的充电功率。

PD快充协议

除了高通的QC之外,另一个常见的快充协议则是由USB-IF协会制定的PD快充,目前发展到PD3.1版本,PD3.0支持最高100W功率,PD3.1支持最高240W功率,这也就是为什么目前商用快充技术无法高于240W,因为现阶段支持的最高功率就是240W。

在发表PD3.0快充协议时,USB-IF协会同时推出了附属PD快充协议的PPS充电标准,PPS名为可编程电源(Programmable Power Supply),简单来说就是可以依照充电设备的需求动态调整输出的电流和电压,进而降低充电转换损耗率,提高充电效率,并减少充电时设备发热的情况,因此有些充电设备会特别标示 USB-PD 3.0(PPS),即代表支持此协议。

USB-IF快充标示 在公布新的快充规范时,USB-IF 也公布了 logo,只要是有认证的线材或充电器就可以使用此标示,方便消费者采购正确的设备。▲ USB-IF快充标示
在公布新的快充规范时,USB-IF 也公布了 logo,只要是有认证的线材或充电器就可以使用此标示,方便消费者采购正确的设备。

充电器标示 只要有支持某快充协议,充电器上就会有标示,在使用时要特别注意。▲ 充电器标示
只要有支持某快充协议,充电器上就会有标示,在使用时要特别注意。

5个关于快充的常见疑问

对当前手机市场的快充技术有所认识后,在实际使用快充时,不免还是有些一知半解,毕竟各家技术不同,快充协议也有别,以下也整理几个市场常见的欵问,让大家在使用手机快充时,可以更有效率,也更加的放心。

Q1:为什么我的手机有快充,但充电速度还是不快?

在看完了前面的快充技术介绍之后,相信很多人对这个问题应该都有答案了,由于快充需要手机、充电线、充电器三方相互配合,才能达到手机设置的最高充电速度,因此若是其中一环不符合相关的快充协议,就可能无法发挥快充充电速度,举例来说,若要使用realme的240W快充就一定要使用原厂的充电器和充电线才可以,若是使用其他充电器,除非支持 realme 的充电协议,不然就会改以 PD 或是 QC 等其他充电协议的充电规格来充,自然速度就没有那么快了。 若是一定要发挥手机的最高充电实力,最简单的方法就是整套充电装置都使用原厂配件,这样就不用担心充电协议不兼容的情况出现了。

快充设备挑选 线材也是影响快充速度很重要的一环,有不少人会忽略导致影响快充速度发挥。▲ 快充设备挑选
线材也是影响快充速度很重要的一环,有不少人会忽略导致影响快充速度发挥。

Q2:手机快充充电器可以用在笔记本上吗?

由于近年推出的笔记本大多都设有 Type-C 充电端口,因此就有人好奇,手机的快充充电器可以用在笔记本上吗? 答案是可以,不过充电效率要依照快充协议而定。 手机充电器通常会支持自家的充电协议以及PD充电协议,若是笔记本也支持PD充电协议的话,就可以通过PD充电协议来充电,大多数新推出的轻薄笔记本对于充电功率需求比较不高,通常可以直接用手机的快充充电器充电,不过如果是电竞笔记本的话,由于对于充电器功率要求就高,因此用手机充电器充电可能会出现充电速度缓慢或是充不进去的状况出现, 基本上要看充电器能否通用,还是要看各自装置支持的快充协议而定。

手机百瓦快充时代来临-看懂快充技术发展,快充协议规范与差异

Q3:无线充电也能快充吗?

前面提到的快充技术指的都是有线充电,那么无线充电的的快充目前发展状况如何呢? 无线充电采用电磁感应的原理为装置充电,不过因为电力转换的过程会发热、传递电力时会有耗损,所以无线充电的效率远不及有线充电,目前无线充电大多采用Qi无线充电标准,无线充电瓦数大多落在10W至20W间,少数会有高于20W的无线快充装置,小米则有推出自家旗舰机可用的50W无线充电,不过目前仍不普及。

无线充电 无线充电现阶段谈不上快充,只能算是省去线材,方便充电的另外一种选择。▲ 无线充电
无线充电现阶段谈不上快充,只能算是省去线材,方便充电的另外一种选择。

Q4:快充到底会不会伤害电池?

目前的快充技术几乎都设计有完整的安全方案,不论是温度、电压、电流超过安全范围之后,就会自动降低输入电流来保护电池,在手机设置中通常也挑调整充电方式来达到保护电池的效果,此外,每回新快充技术发表时,也通常会提到充电多少次不影响电池寿命,因此虽然不能说快充完全不会影响电池寿命,但影响程度不严重,比起快充伤害电池, 温度和充放电次才是影响电池寿命的主因,例如边充电边玩手机导致手机温度升高、或是手机长期在高温环境下使用都会影响电池寿命。

电池温度以 iPhone 为例,官方表示最佳使用环境温度为0至35度C,超过或低于都可能会伤害电池。▲ 电池温度
以 iPhone 为例,官方表示最佳使用环境温度为0至35度C,超过或低于都可能会伤害电池。

Q6:为什么拿A品牌的充电器充B品牌手机无法充电?

因为环保的缘故,近期不少新手机出货时,随包装不会附上充电器,因此许多人会拿其他旧装置附的充电器来充电,不过有时候充电器或充电线接上去却没办法充电,为什么会有这种情况出现呢? 最主要是因为充电协议不同的缘故,比方说若是拿旧的OPPO VOOC充电器来充iPhone或iPad就可能会充不进去,因为旧的VOOC充电器不支持PD充电协议,但iPhone仅支持PD充电协议,因此两种装置充电协议无法相互沟通,就会出现无法充电的状况。

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