[雋逸 雜談]手機作為當代人的“身體器官”，出門可以不帶錢包，但是不能不帶手機。而作為手機的心臟——電池，始終困擾著人們，我曾經在火車上見過為了爭一個插座為手機充電而吵架的人，可見手機沒電的恐懼是多麼可怕。
但是直到今天電池技術還是沒有什麼發展性突破，但是快充就從原本的10w再到目前最高的50w超級快充。主流智能手機或多或少都兼具了“快充”功能。“快充”到底是怎麼一回事，怎樣才能讓手機充電充得更快呢？今天編輯就來和大家聊聊手機快充發展史。
充電知識
在正片開始之前，我們要想知道快充的發展歷程，需要我們惡補一些基礎知識
1電池是如何充電和充電發熱的問題
電池充電的基本條件是：充電器電壓要比電池電壓高，才能克服電池的電壓使它產生充電電流，完成電荷轉移過程。目前手機的電芯大多數都是單鋰或者多並鋰組成，手機電池工作電壓大概在在3.3V~4.2V之間，隨著放電，電壓會下降，所以平均電壓大概是3.7V-3.8V的一個平均值。
當進行充電行為時，電能進入手機後通過手機內的降壓電路處理後再輸出3.3~4.5V左右的電壓給電池充電。而這個電壓轉換壓降過程，就是由手機內的充電管理IC模塊負責。它負責的是將電源輸出的電流轉化成直通電池的電流，在這個過程中會有一定的損耗，損耗全部變成熱量傳遞出去。
２充電功率
初中物理都學過，功率（P）=電壓（U）x電流（I），在電池電量一定的情況，功率標誌著充電速度，功率越高、充電速度越快。
理論上講，提升電流和電壓都能增加電池的充電功率，但因為鋰電池容易因為欠壓或過壓而導致電池損傷或爆燃的特性，所以每一款手機體內必然會配備完善的電源電路，其中尤以充電控制芯片和電源控制芯片最為重要。
快充，顧名思義就是快速充電啦，它是指通過技術手段，調整手機的電壓與電流的輸入值，進而縮短手機的充電時間。目前市面上的主流的快充模式有高電壓恆定電流、低電壓高電流、高電壓高電流三種模式。接下來讓我們一起看看，快充的發展歷史吧！
青銅時代：
手機的充電標準可以追溯到功能機時代，可以是從統一充電標準USB BC 1.2（BC是Battery Charge的簡稱）開始的。
USB規格第一次是於1995年，由Intel（英特爾）、NEC（日本電氣株式會社）、Compaq（康柏）、DEC（美國數字設備公司）、IBM（國際商業機器公司）、Microsoft（微軟）、Northern Telecom（北方電信公司）等七家公司組成的USB IF（USB Implement Forum）共同提出。而USB BC1.2標準由USB IF協會於2010年頒佈，指的是可直接為關閉的便攜式設備電池充電，成為建立通過USB端口為電池充電的正確方式的關鍵標準。所以BC1.2就是可以給包括手機在內的便攜式設備使用USB接口充電（包括關機充電）的一套官方標準。看到這裡，你們是不是覺得這個USB IF協會是不是很眼熟？沒錯，它就是之前重新規定了 USB 3.2 的命名標準的美國行業協會。
你可能會問，USB規格協議和快充有什麼關係呢？
關係大了去！
USB BC 1.2的出現，使同時進行充電和數據傳輸成為了現實。雖然USB接口一開始是廠商為了傳輸數據和連接諸如鍵盤鼠標的設備而並不是充電，但是轉念一想，如果能使用USB接口給這些設備充電，不就方便很多了嗎？所以USB BC 1.2也就應運而生了。雖然當時USB接口最大電壓還是5V，而USB BC 1.2的充電標準最大的功勞就是使得USB充電的最大電流能夠達到1500mA也就是1.5A，儘管它沒有提升電壓（主要是適配其他便攜設備），但是將電流提升到1.5A之後，所以USB接口充電的最大功率就能夠達到7.5瓦（W），此時的USB BC 1.2已經足夠應付當時的手機充電了。
MicroUSB 2.0數據線就是常說的安卓線
USB BC 1.2的出現不僅使得當時的USB充電規範混亂的場面得到了規範，而且它對於集線器/分線器/HUB也有著很好的支持，所以USB接口的數據線一時之間成為各個廠商的寵兒，但這裡也有一個伏筆MicroUSB 2.0接口的數據線（也就是大家常說的安卓線）內部只有四根線，對電流的承載能力非常有限，2A基本就是極限了。
雖然在當時USB BC 1.2標準能滿足手機的充電需求，但發展才是硬道理。隨著智能手機的發展，手機功能越來越多，為了應對日常使用，電池容量也越來越大，電池容量也紛紛突破2000mAh大關，但隨之而來的則是充電耗時的延長。當手機電池容量達到3000mAh甚至4000mAh時，難道就必須整宿充電了嗎？所以充電的速度再次提出了更高的要求。可惜的是USB IF協會居然沒有給出一套可行的解決方案，而這就為後來的快充標準大混戰埋下了伏筆。
到了2013，最新發現這個問題的居然是芯片供應商高通，高通率先提出了“快充”的概念，Quick Charge 1.0就此誕生。
QC1.0通過提高輸入電流來提升充電效率，支持5V/2A即最大10W的充電功率，突破了USB-IF關於USB Battery Charge 1.2協議1.5A的電流上限，符合“低壓高電流”方案的定義。同一年，華為在第一代Mate手機身上也引入了“快充”概念，同樣支持5V/2A輸入，3.5小時以內就可將4050mAh電池充滿。
黑鐵時代：
時間來到了2014年，情況就有些不一樣了，現在高通推翻了QC1.0的策略，改為採用了高壓快充方案。
這裡就到了課程回顧時間：P（功率）=U（電壓）*I（電流），因為前面的伏筆MicroUSB 2.0的小水管數據線最高只能支持2A的電流。你想增大電流，臣妾做不到啊！既然當時增大電流不行，那就增大電壓唄，同樣是18W功率的快充，如果要用5V電壓的話，電流已經超過了3A，正常的MicroUSB是絕對承受不了這麼高的電流。既然我們提升不了電壓，那就去打電壓的主意唄！使用12V的電壓，電流就只需要1.5A，這下所有問題不就都解決了。這種高壓快充方案的一大好處就是成本比較低（不用換數據線線材），而壞處也是顯而易見的，充電器的電壓一下子升到2倍之多，而二次降壓過程中為手機降壓的充電管理IC產生的熱量也是極大的，所以高壓快充的一大特點就是手機充電過程中發熱嚴重。
這個高壓快充方案就是大名鼎鼎的QC2.0，QC2.0是快充歷史上普及度最高，影響力最大的標準，哪怕是三星2018年度旗艦Galaxy S9採用的依舊是5年前誕生的QC2.0。
QC2.0劃時代的改變了充電電壓，從保持了多年的常規的5V提升至9V/12V/20V，與QC1.0保持相同2A電流下實現了18W大功率電力傳輸，並且線材不需要特殊處理舊有線材都能夠通用。
QC2.0之所以影響深遠，是因為它無與倫比的兼容性。在當時Micro USB是智能手機的標配，但它受制於物理接口的限制，一旦超過2A的電流就容易出現損毀。QC2.0聰明的地方就是繞過了Micro USB接口和數據線的制約，只是通過暴力地增加輸入電壓來提升充電速度。高通的QC2.0快充技術給了同行們參考借鑑的思路，並展開了一輪轟轟烈烈的“圈地運動”。
既然提升電壓可行，接下來讓我們請出下一位選手：OPPO的VOOC低壓大電流快充。
OPPO這邊採用的是另外一種解決方案。不就正常的MicroUSB數據線承載不了這麼大的電流嘛，那把充電器從頭到尾徹底改造一番不就得嘞！而最關鍵的一點就是——OPPO有錢。平常的MicroUSB數據線是因為只有五個測點、四條線，那麼增加MicroUSB數據線的觸電、內部線不就可以了嗎？所以初代的充電頭VOOC低壓大電流快充奇大無比，因為裡面整合了IC電路。
另外因為從頭改造電路，所以數據線只能用官方特製數據線，而普通的MicroUSB數據線無法實現手機的快充效果。缺點也很明顯——成本高，這還是小問題，最大的問題還是因為大電流充電對於電池的損耗也更為明顯，很多使用初期的VOOC快充的手機在使用大約一年之後，電池續航嚴重下降。
遵從“等價交換”的原則，既然付出瞭如此沉重的代價，肯定也會有豐厚的回報。初代VOOC快充的優點就是憑藉著5V/5A的25W超大功率，搭載VOOC快充的OPPO手機在充電速度上一騎絕塵，使得其餘手機都難以望其項背。並且它將發熱源外置到充電器中，手機在充電時發熱量明顯小於高壓快充方案。既然VOOC快充如此優秀，OPPO自然也不能藏著掖著，這個革命性的VOOC技術也成就了經典的廣告詞，“充電五分鐘，通話兩小時”。
於是乎，以高通QC為首的高壓快充方案和以OPPO VOOC為首的低壓大電流快充方案就此分道揚鑣，而快充協議的混戰也從此展開。
黃金時代
歸根結底，手機快充的癥結所在，就是那個小小的 micro USB 接口，這時快充的救星Type-C的數據線面世了，雖然在當時還沒普及，Type-C接口憑藉設計的優越性，簡單說下優點吧，如：支持正反插拔兼容 、兼容 USB 3.1 標準，最快支持 10Gbit/s 傳輸，最關鍵的是支持 USB Power Delivery 充電協議，最大可支持5A的電流、最高可以提供 100W 的電力！所以Type-C接口與生俱來就對大電流有著極大的友好。
瞭解高通的同學應該都知道，高通在手機芯片和通信專利方面可謂是一方巨擘，而憑藉著這個霸主級別的地位優勢，高通可以迅速推廣自己的QC快充標準。然後，就可以坐著收QC標準的授權費。
大家當然不可能傻乎乎地去給高通送錢，在利益的驅使下，各家廠商也開始著手研發自己的快充標準。所以，開啟了手機廠商圈地運動。
同樣在2014年聯發科最快推出自己的Pump Express（PE）快充技術，而魅族的mCharge快充就是基於此，以及後來的Pump Express Plus（PEP）快充。
而華為早期推出了Fast Charge Protocol（fsp）快充至於小米和努比亞等一眾使用高通SoC作為自己旗艦手機SoC的廠商也是使用的高通的QC快充。
以上提到的這些都是使用的高壓快充方案。
而低壓高電流雖然成本高，但還是又援軍的，比如說一加。一加的CEO劉作虎是OPPO前高管，雖然一加使用的是高通的SoC，但是在一加快充方案還是選擇了低壓大電流，也就是一加Dash閃充。
看到這裡是不是覺得高通的高壓快充方案已經贏得了勝利，而低壓方案只能苟延殘喘？
當然不是！一轉攻勢來了！而其原因就是搭載 USB-C 接口（全稱 USB Type-C）的手機越來越多！到了2016年，Type-C接口已經普及得七七八八了，安卓旗艦手機基本都是使用這種接口，低壓高電流方案表示，老子要鹹魚翻身。
同年華為將自家的的FastCharge（FCP）更迭至了SuperCharge（SCP），而SuperCharge快充技術可以說是全球最快/兼容性好的快充代表之一，兼容PD和高通QC協議。搭載的機型有榮耀Magic、Mate9和P10/plus，使用的是4.5V/5A的低壓大電流方案。
而聯發科這邊也沒閒著，也轉投了低壓方案，Pump Express技術發展到3.0，Pump Express 3.0是全球首款採用USB Type-C接口進行直接充電的快充方案,該方案能夠有效防止充電時手機出現發燙問題，是安全係數極高的充電方案。
在2017年的MWC大會上，魅族發佈Super mCharge快充技術。Super mCharge快充擁有11V/5A最高55W的充電功率，可惜的是，由於沒辦法得到大規模的量產，目前這種55w的超級快充仍沒有應用到魅族旗下的手機中，取而代之的是24W的mCharge4.0低溫快充技術。而魅族Pro7 Plus搭載的mCharge4.0也是使用了低壓方案，早前的mCharge3.0屬於高壓快充方案（24W），充電器輸出電壓最高可達12V；而mCharge4.0（25W）屬於低壓大電流方案，充電器輸出電壓5V，電流可達5A。
而高通似乎也發現了低壓方案的優勢，所以在最新的QC4.0快充協議上使用了低壓大電流方案，當然也沒有放棄高壓快充方案、QC4.0同時支持高壓快充。
儘管目前低壓大電流方案已經基本統治了快充，但是各家的快充協議互不兼容，也就是說，雖然都是採用Type-C數據線，但是要想使用手機快充功能就必須要使用對應協議的快充線。這就輪到消費者苦惱了。
雖然都是Type-C接口，但是快充協議不一樣
所幸，USB IF協會出場統一了。可惜的是......
USB IF協會發布基於USB 3.1中Type-C接口的USB Power Delivery（簡稱USB PD）的充電標準，最高可以提供100W（20V/5A）的充電功率，USB標準化規定必須通過USB PD協議來調節電壓和電流。該項標準也得到了谷歌的支持，其規定必須通過USB PD協議才可以使用快充，這樣一個條款說它霸道也不為過。USB IF的夢想是美好的，只是現實往往比較殘酷。各家廠商自己做手機，再做快充標準，當然都是首選自家的快充協議，USB PD標準也就被晾到了一邊。
結語
這些年來手機廠商更加傾迷恆壓高電流的主要原因是：更大的功率和減少充電時手機的溫度。
最新發布的USB PD3.0已經成功收編高通的QC4快充協議，至此，USB PD3.0已經收編了正規軍：高通QC、聯發科PEP、華為FCP和SCP、OPPO的VOOC等。至於日後廠商想繼續研發自己的快充技術，只需要基於USB PD的協議即可。而且最新的100W快充已經實驗成功，雖然立即商用不大，但是我們可以下降到60W或者70W快充商用呀！所以夢想還是要有的，萬一實現了呢？
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