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300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

从2.5W到300W,充电功率暴涨120倍

“通电5分钟,通话两小时”这句广告词不知道多少人还记得,这也算是十分远古了,但手机快充的发展历史还要从更早说起。

要知道,在十几年前,手机的标配基本都是5V/0.5A的充电标准,一块800mAh的电池,只需要两三个小时就能充满,并可以使用一周之久。

随着手机功能越来越强大,内置硬件、应用软件越来越多,屏幕变大,处理器性能提升从而导致功耗增加等,800mAh的电池放在现在那是想都不用想,根本不够用。

因此手机电池扩容最先出现,先是增加到1000-2000mAh,但这期间充电功率并没有出现太大变化,大家也保留着白天用手机,晚上睡前冲上电的状态。但这样的弊端在于,电池容量大了,充电速度没变,因此一旦用电完了,又要等上不少时间。

于是在2012年7月,USB-IF(位于美国的USB标准化组织,全称USB Implementers Forum)率先提出了USB-PD 1.0标准,USB Power Delivery。这一标准给出了USB接口达100W的美好愿景,也就是iPhone祖传的“PD快充协议”。但在USB Type-C接口成为主流接口之前,100W充电只是美好的愿景。

2013年,Micro USB的高通QC 1.0出现,打破了5V/1A的魔咒,达到了5V/2A(10W)。但无论是5V/1A还是5V/2A,改变的都只是电流。要知道,电发热量=电流平方 × 电阻,因此在电流、电压和电阻相同的情况下,电流对发热量影响最大,而电压对发热量影响最小。

如果电流越大,通过电阻时产生的热量越大,便会导致热量增加。在这种情况下,尽管功率确实变高了,但电能效率却下降了,更多的能量被浪费了,而浪费的这部分能量大部分都变成热能散失了。

直到2014年8月,USB-IF发布了具有革命性意义的USB Type-C 1.0接口标准和USB-PD 2.0标准。由于USB-IF本身的优势,USB Type-C接口理论上最大支持20V/5A的速度。但是,此时的Type-C 还未被各大厂商采纳,因此PD 1.0和QC 1.0的快充协议依然是市场的主流。

同年里,Micro USB/USB-A接口的QC 2.0开始尝试改变充电电压,从5V提升到了9V/12V/20V等档位,也就是在QC 1.0的基础上保持相同2A电流,实现了18W大功率电力传输,并且要尝试新的QC 2.0,不需要更换充电线,只需要更换变压器。

但是QC 2.0的“固定电压”管理机制也十分简单粗暴,它会直接将输入电压从5V跳到9V或12V并一路冲到总电量的90%(这个标准可由厂商定制),再通过涓流充电补充到100%的电量。由此会引出一个问题:在以9V/12V电压快充时,电池两端电压与DC/DC转换电路的输入输出电压差值较大,因而功耗比较严重从而带来了手机发热的问题。

因此,高通又改变了策略,在2015年推出基于USB Type-C的QC 3.0。QC 3.0是波动电压,有智能自动调节电压的功能,在9V/12V的电压基础上,细分电压档,用上独特的INOV算法,以0.2V为一档设定电压,最低达3.6V,最高达20V,保护手机电池,避免发热。电量到达90%,自动转化成涓流充电。并且QC 3.0还向下兼容QC 2.0。由于也使用了Type-C接口,电流可以提升到了3A,电压更低,所以效率提升达38%,充电速度提升27%,发热更是降低45%。

高通的QC 3.0确实好用,但没想到遭到了谷歌的无情打压,谷歌要求高通在安卓系统下必须使用USB-PD协议。原因很简单,USB-PD协议是USB-IF标准化组织推出的,而Google公司是USB-IF协会成员,同时也是USB PD快充标准的发起者之一。

继QC 3.0被打压后,QC 4.0在2016年匆匆上线。这次高通学会了,加入了USB-PD支持。QC 4.0撤除了12V电压档,5V电压可输出最大5.6A,9V电压可输出最大3A,电压继续细分0.2V为一档。

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(高通QC充电技术介绍)

在2017年,USB-IF组织发布了USB-PD 3.0标准的重要更新——USB-PD PPS,目的是规范市场的花式增压增流。同年,QC 4.0+作为QC 4.0的升级版出现,也增加了QC 3.0、QC 2.0的兼容支持。

不过,在这十多年来的快充标准变迁中,统一移动设备充电的标准依然是收效甚微。以安卓手机为例,尽管统一了充电接口,但并不等于统一充电协议。

现在安卓手机基本都在用Type-C口充电,但充电速度却是千差万别,充电功率从几十瓦到两百多瓦,甚至出现了小米最新带来的三百瓦。这背后,混乱的快充协议比比皆是,除了QC/USB-PD以外,各类品牌的私有协议也不断迭代,不同品牌之间的壁垒不降反增,消费者的用户体验也大打折扣。

赛道现状:神仙打架,各有千秋

其实近几年可以看到,各大厂商都把快充作为手机的最大卖点之一,继而开发出超级快充/闪电快充等新名词。但从完整性角度来说,超级快充的实现依赖于手机、充电头、充电线这一整套设备。充电头决定了充电时的最大电流和电压的大小;而充电线决定了充电时电流流过的电阻是多少,如果说充电线不好,电阻大了,同样也充不快,而有充电线,没有快充头,更是无法实现快充。

而在充电协议方面,众多厂商也是各有奇招。比如在私有协议方面,三星有AFC快充协议,该协议首次运用在Galaxy Note 4上。AFC在后面发布的Galaxy S6,S7/S7 Edge,Note7以及Galaxy A上都得到了很好的运用。但在最新的爆料称,三星Galaxy S22 Ultra将采用新款45W充电器EP-T4510。据说这款充电器可以在30分钟内将三星Galaxy S22+和Galaxy S22 Ultra的电池从0%充到70%。

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(外媒曝光的新款45W充电器EP-T4510)

华为的快充协议分为FCP(Fast Charge Protocol)和SCP(Super Charge Protocol),前者在早期用的比较多,属于高压快充的流派。现在主要以SCP为主,也是只支持自家的机器。目前,华为最知名的Mate 50系列使用的是66W超级快充。

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(华为超级快充充电器Max 66W)

小米用的是Mi Turbo Charge协议,早期小米魔改数据线A口,兼容了PD快充协议,随后开始大力发展自家的私有协议。其通过自研快充芯片澎湃P1,在小米12 Pro上首次实现了单电芯120W的速度。其最新推出的300W秒充技术就不用多说了,看起来还是十分惊艳的,但毕竟是在魔改版上进行的实验,是否真的能落实到在售产品中还有待观望。

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