手机充电速度究竟由什么决定，从2.5瓦到120瓦看手机快充发展简史

嗨，好久不见，我是悠哉悠哉平泽唯。

在文章开始之前我想问你一个问题，你现在在用的手机充电功率是多少瓦的？

在2023年，除了某些“国际大厂”还在用2-30瓦的充电功率。国产手机厂商就算是千元机也会配上6-70瓦的快充功率，像红米这种性价比厂商甚至在千元机这个档位上给你配上了120W的快充。

从2014年OPPO喊出：”充电五分钟，通话两小时“这句朗朗上口的广告词开始，国产手机的速度就像搭上了火箭一样，在这8年时间速度就从20W一路蹿升到恐怖的200W，充电时间也从最初的三四个小时加速到现在只要十几分钟就可以充满。

快充技术高速发展的背后究竟运用了什么技术与方法？手机厂商为了充电速度又做过哪些创新？

今天就带大家简单回顾一下手机充电的发展历史。

要真的说起手机充电的历史，那时间轴可得往前拉个几十年。

上个世纪八九十年代大哥们标配的大哥大，采用的充电方法是座式充电。

在手机充电的时候要放在专用的充电底座上，让手机底部的充电触电接触充电座上的正负极进而给电池供电。

这个过程还挺有仪式感的，很符合大哥大在当年的社交地位。

而且你发现没有，这种座式充电像不像今天智能手机的无线充电。原理同样是把手机放在充电底座上，只不过今天的“座式充电”已经从触点改成了无线线圈。

几十年前的充电方式以另一种方式回归到了我们的生活中，要不怎么说这科技是个圈呢。

直到2003年左右，这种座式充电器依然是买手机随机附带的“标配”。只不过是从直接给手机充电变成给手机电池充电，原理是一样的，都是通过触点接触手机电池的正负极给电池供电。

我最早接触这种充电器是在04年的时候，当时我爸花了将近两千块买了部诺基亚，手机盒子里就送了这么个充电器。

具体型号现在已经查不到了，很精致的一个蓝白色翻盖机，右边还有一个小天线可以旋出来换大天线。

但可惜的是有一次我爸来电话，我屁颠屁颠给他送手机的时候没拿住，吧唧，就掉地上了。

从此以后那个手机就打不出去电话了，无论到哪信号都是无服务。当时的手机可比现在脆弱多了。

那台价值不菲的诺基亚也沦为我那时候的“游戏机”，印象最深的是里面内置了JAVA，可以玩到一个2D的横版潜入游戏。

名字到现在已经是记不得了，只记得有一关一直过不去。

嗨呀，我这打游戏从小就菜。

这20年前的Java游戏，是我最早的手机游戏启蒙。

通过触点直接给电池充电的这个设计，有没有很熟悉。

那个年代每家必备的“万能充”，就是从这种座式电池充电器改进而来的。

据说发明万能充的人当时才高二，还因为发明了这个被保送到了清华。

万能充万能充，顾名思义就是可以给所有电池充电，无论你是什么手机电池，只要对上触点夹住，就能给电池充电。

到了后来还有带跑马灯和带音乐的，你说这算不算最早的RGB外设。

到了后来还有带跑马灯和带音乐的，你说这算不算最早的RGB外设。

再到后来就有可以直接插手机的充电器了。

最早可以直接插在手机上的充电器是这种“极其先进”想怎么插就怎么插的360°圆孔充电器，直到现在大部分的路由器和笔记本也是用这种圆孔充电器供电。

充电器最外层是负极，圆孔中间是正极，插上手机就能给手机电池充电。

虽然原理依旧是靠正负极接触，但当时的部分厂商就已经有了快充的概念。

在出厂时在手机电池和充电器之间设定好标准的电压和电流，通过手机和电池之间的“配对”就能达到比其他手机快得多的充电速度。

不过在当时这个设计还远不如今天的快充好用。

因为不同手机的充电电压电流不同，厂商为了避免用户混用导致设备损坏，于是设计了不同尺寸的充电口，当时那是粗的细的长的短的都有，突出一个五花八门。

这边民间已经进化到可以随便配对的万能充了，那边厂商还让用户开始用手机专用充电器。

所以那时候我家还是用无线充用的多，只有所有电池都没电了，才会想起这么个东西给手机插上。

2007年，手机发展到了搭载塞班系统和WindowsPhone系统的半智能机时代，手机不再是一个单独工作的设备，也开始有了和电脑传输数据的需求。

这个MicroUSB大家肯定都很熟悉，直到现在不少的百元机还在用这个充满时代气息的接口。

但当年的数据接口还不像今天一样同时兼顾充电功能，主流手机的数据接口和充电接口依然是分开的，因为micro-USB在设计的时候就没考虑过充电问题。

当时MicroUSB接口最大允许通过电压和电流仅有5V-500ma，也就是2.5瓦。

这点功率再加上传输损耗，这点功率要是放在今天连苍蝇腿都算不上。

所以当时主流的像上图的诺基亚N81、诺基亚E50、摩托罗拉 Z8、索爱W90i等手机都采用了这种充电接口和数据接口分离的设计。

两个接口互不干扰各司其职，一个负责给电池供电，另一个负责和电脑传输数据。

但现在如果让你用一款充电接口和数据接口分开的手机，我猜你一定会大骂这是什么脑残设计。

所以为了手机外观的一体性和美观性也是为了缩减手机线材的负担，渐渐的充电的工作也由数据接口来承担。

但上面说过，microUSB在最初设计的时候就没考虑过充电问题、

可这样一直下去也不是个办法，为了满足手机日益增长的供电需求于是USB-IF协会赶紧让旗下的 Battery Charging小组开发一个通用的充电协议。

就这样由USB-IF官方开发，所有USB接口都支持也是最基础的Battery Charging协议诞生。

BC协议1.0版本规定，USB接口最大可通过电流提升至900ma，提升后的功率从2.5瓦升级到了4.5瓦，也算是在那个时代满足了厂商对接口的需求。

不过相比BC1.0通用协议的发布，在2007年还有一款对智能手机来说划时代的产品系列，这个系列使用5V1A充电器长达12年。

没错，它就是iPhone。

初代的iPhone 2G在2007年发售，作为开启了智能手机新时代的产品，手机盒内附送了一枚5V1A的“小白头”充电器。

可能是苹果这家公司独特的传承，5V1A这个“传统”从初代的iPhone 2G一直持续到iPhone 11。

直到iPhone 12发布之际，就在大家觉得苹果已经没有5V1A的库存，新手机会送更高规格充电器的时候。

IPhone 12系列取消了随机附送充电器。。。

嗨，想要？

你得自己花钱买！

扯得有点远了。

从2.5W升级到4.5W，USB-IF并没有开始“摆烂”，而是加紧研发步伐，在2009年推出了BC1.0的升级版：BC1.1。

新版本的BC1.1协议将电流上限放宽到了0.5-1.5A，满载7.5W的最大功率。

但当时的市场上已经有电池容量达到2500mAh的手机了，7.5w的充电功率距离快充体验还有一段不小的距离。

而且当时半智能机屏幕朝着越来越大的方向发展，电量往往只够一天的使用。用户渐渐养成了每天睡前充手机的习惯。

我自己睡前充电的习惯最早也是因为我爸妈晚上睡前会把手机充电线插上再睡觉，在我有自己的手机后也自然而然这样做了。

如果你回忆起USB2.0时代，那一定就是这种类繁多形状各异的USB接口，虽然长得不太一样，但这些都叫USB2.0。

为了解决这么多奇形怪状接口之间的通信和配对问题，在2010年USB-IF快马加鞭，抓紧发布了BC1.2充电协议。

点BC1.2协议对充电功率并没有什么实质性的提升，而是增加了不同USB之间在通信和充电配对上的兼容性，让不同的接口之间也可以通过BC1.2协议互相传输数据和充电。

今天Type-C口一线走天下的通用性在当年就已经初现端倪。

眼看USB官方的协议不给力，第三方厂商可就坐不住了。

在2013年，高通发布了自家高通平台的QC1.0快充技术，并首次搭载在高通骁龙600SOC上。（当时还叫CPU)

QC1.0突破了BC1.2对micro-USB的1.5A电流限制，直接把电流给到了接口最大支持的2A。

峰值功率直接来到了10W 再配上独家优化后的高通电源管理IC，可以说在当时用户终于享受到了“快充”体验。

但第三方对充电协议的探索，可不止高通一家。

在2014年，三星发布了Galaxy Note4，这块5.7寸的2K AMOLED屏幕在当年一眼惊艳，和Note4一起发布的还有三星自家的AFC快充协议。

当年的Micro-USB在设计时最大电流只有2A，电流已经固定了，于是三星选择了加电压。

初代AFC协议最大电压和电流支持到了9V2A，也就是18W的峰值功率。但当年三星调校的比较保守，最后在实际应用时的充电功率是9V 1.67A，峰值功率15W。

这一保守就一直持续到了S10，直到2019年末的Note10三星才把快充功率上调到了45W。

在2014年，OPPO自家的私有协议VOOC闪充 1.0发布，和VOOC闪充 1.0一起发布的还有OPPO Find 7。

你可能对Find 7没什么印象，但你一定记得那句广告词：“充电五分钟。通话两小时”。

当时的芒果台和浙江台的各大综艺都是OPPO的赞助，天天看个电视都被广告词洗脑。

而OPPO实现这句广告词的方法也是非常的“简单粗暴”。

原有的公版micro-USB输电触点只有两个用来传输电流，传输的电流不够用怎么办呢？

那就再给它加两个，直接让传输的电流翻倍。

VOOC闪充1.0的充电线一共七个触点，四个用于输电，可传输的最大电流从2A直接翻倍到了4A。

至此快充协议的两个方向已经开始逐渐区分开来，一种是OPPO开发的VOOC这种大电流方案，另一种则是类似三星AFC大电压方案。

充电就好像往水桶里放水，大电压方案就是增加水的流速，大电流方案就是增加水管的直径。两者的目的都是在同一时间内往水桶放更多的水（冲更多的电）

当然，简单粗暴只是开个玩笑，VOOC闪充背后是手机+充电线+充电头的全面适配才达到的效果，背后是无数工程师日以继日的努力和付出。

由于私有协议的极高上限和VOOC魔改堆料的线材和接口，OPPO在2014年就实现了5V4A最高20W的峰值充电功率。

在当时20W充电的体验真的是棒，当时我还在上初中，同学的Find7上午用没电了中午午休时间就能充满，当时可给我羡慕完了。

第三方厂商都把充电功率干到20W了，USB BC1.2的基础功率还只有7.5W。

时间还是14年，USB-IF终于想起来自己好像得提高一下USB接口的充电功率了。

在2014年的年底，USB-IF发布了至今使用最广泛的USB Type-C接口。

新的Type-C接口拥有24个触点，其中4个用于输电，出厂最大电流直接拉到了5A。

和typeC接口一起发布的还有USB Power Delivery 2.0充电协议，也就是我们今天常用的PD充电协议。靠着这次的PD2.0+Type-C接口实现了从5W-100W的全覆盖，USB-IF的官方充电协议终于在一堆私有协议里站了起来。

插个题外话，虽然PD1.0早在2012年就已发布，但当时受限于USB2.0接口和线材等限制，实际充电功率远远达不到协议标准。所以PD就一直在仓库里做了两年的冷板凳。虽然官方的站起来了，可第三方可不愿意放弃自己现有的快充协议，花了这么多钱了，可不能扔。

2015年也就是PD2.0 发布后的一年后，高通可变电压设计的QC2.0发布，最大充电功率达到了18W。

高通的QC2.0协议同时带来的还有档位切换功能，在充电时可以根据设备当前运行情况在5V3A、9V2A、12V1.5A三个档位进行切换，理论上对设备的发热的控制和电池寿命更加的精准和优秀。

不过实际情况和理论有点相反，当时由于大电压方案对设备的适配和优化远没有今天这样智能，在部分场景下充电手机会发热严重，谁还记得当年边充边玩40多度低温烫伤的情景。

同年，华为第一代mate手机mete8发布。

mate8搭载了华为自主研发的Fast Charger Protocol快充技术，也是采用了大电压方案，最大支持9V2A 18W的峰值快充功率。同时支持5V2A和9V2A的两档电压可变，比高通少了一档。

2016年高通为了解决大电压充电时的发热问题，开发了INOV算法，随着算法发布的还有全新一代可对电压进行微调的QC3.0充电协议。

QC3.0协议对手机的充电功率并没有明显提升，而是支持3.6V~20V的电压微调，精度可达到0.2V。这意味着充电过程中充电器对手机的输电会更加的智能高效，发热控制和电池寿命的控制会比上一代大幅增加。

同时电流上限也从2.0的2A提升到4.6A，最大峰值功率提升到了36W，但这个36W并不是在手机上用的，是在笔电上使用。手机依然是18W峰值功率。

2017年，为了改变各家充电协议相互割裂独立的情况，USB发布了兼容性拉满的PD3.0 PPS协议。

PD3.0 PPS发布的目的是让所有第三方充电协议打破隔阂，互通工作。

所以PD3.0 PPS兼容当时所有的主流充电协议，如高通的QC、USB自家的BC、三星的AFC、联发科的FE、华为的FCP SCP，OPPO的VOOC。

由于兼容性太过于优秀，在同年谷歌还宣布所有搭载Android 7.0的手机必须支持PD3.0 PPS充电协议。

但第三方厂商花了这么多钱研发的私有协议，怎么可能就让你一个通用协议返璞归真了呢？

所以，兼容的意思是可以正常使用，不代表PD3.0在私有协议上能跑出最高功率。

比如虽然PD3.0兼容VOOC，但PD3.0的充电器插在VOOC的设备上只能输出PD标准的18W，达不到VOOC标准的20W。

高通也在17年发布了QC4.0+协议，将3.0的可变电压设计精度从0.2V提升到0.02V，同时加入了涓流充电功能，对充电发热和电池寿命的控制又上了一个台阶。同时将峰值功率提升至了100W并加入了对PD3.0 PPS的兼容。

但当时各家手机厂商的私有协议已经趋近成熟，所以搭载QC4.0协议的设备在当时并不多。

至此，手机充电接口和协议已经全面建成，充电器的协议已被全面打破，接下来的问题轮到电池了。

你如果看过手机拆解的节目，你会发现电池的电压一般都会在3.7V~4.2V，很少有超过5V的，那充电器输出的12V，9V这些“大”电压，是如何传递到手机里的呢？

答案是降压芯片，也就是厂商们都在宣传的“电荷泵”。

电荷泵全名Switch CAP，分电容型和电感型两种，手机里因为内部空间小，所以使用的都是较小的电容性电荷泵。

电荷泵最大的优点就是转换效率高，可以达到98-99%，过去常用的LDO降压元件的效率在70-85%之间，这就代表如果手机的18W充电，那么会有3.6W左右的功率会在降压中损耗并转换为发热，这也是过去的手机充电会烫的要命原因。

因为转化效率极高，所以所以电荷泵在降压过程中中对手机的发热控制的非常好，目前主流手机一般都是多核电荷泵组合，进行多次降压使用来达到最优的降压方案。

还有一些手机采用了双电芯方案来加快充电速度，实际上就是相当于同时给两块电池充电。

让每个电芯都能受到60W的充电功率，两块电芯加起来不就120W了么。

当然除了内置双电芯，前几年的游戏手机还有外置同时用两根线充电来达到更高功率的，不过现在的超高功率充电还是双电芯方案居多。

那么到这里充电简史就结束了，虽然现在充电功率已经发展到了200W，但实际上从120W之后超大功率充电的原理和充电协议都没有什么特别大的变化，所以就不在这里细致展开。

在你每次充电享受快充的背后都有无数的工程师日以继夜的努力，感谢这些工程师让我们的手机使用体验更美好。

如果让我期待一下未来的充电技术的话，我期望未来可以像《三体》或者或者《死亡搁浅》里那样，所有的设备都是无线化，所有供电由错落在城市中的供电站来无线传输。期待有一天我的幻想可以成为现实。

那这篇文章就到这里，如果你有关于手机充电的回忆或是对未来手机充电方式的期待也欢迎你在评论区分享。

我是悠哉悠哉平泽唯，感谢你看到这里，下篇再见。

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