2020 年 12 月 28 日,在小米 11 的发布会上,雷军宣布响应苹果的环保号召,小米 11 的包装内不再附带充电器。


当然,作为第一个吃螃蟹的安卓厂家,小米对此还是非常谨慎的,准备了非常好的方案:手机和充电器单独包装,但捆绑起来作为套装销售,跟不含充电器的普通版一个价。虽说绝大多数理性的消费者必然是会选择套装版,但小米此举的市场教育意义是巨大的。这其中暗含了两点:第一,以后的小米手机都不再附带充电器了,并且我们很厚道,手机的定价里面也会减去充电器的成本,所以消费者是不亏的。


第二,小米的快充技术很牛逼,使用的是高端的氮化镓充电器,功率高达 55 瓦,价格仅为 99 元,非常良心,以后要买手机可以搭配此充电器。


这波操作下来,估计很多人都接受了后续的小米手机默认不带充电器的现状,并且会有越来越多的手机厂家跟进,从而成为整个行业的默认规则。


既然手机厂家不再附带所谓“原装”充电器,也就给我们一个摆脱家里不同规格充电器泛滥的机会,用一个性能强悍,适用性广,可全家共享的万能充电器取而代之。


那么,该如何选购充电器呢?下来蜉蝣君将会详细介绍。

一、手机充电的原理首先我们来看看手机电池充电的原理。现在的手机一般都采用锂离子聚合物电池,内含正极和负极,正极是锂化合物,负极主要采用石墨材料,均浸泡在电解液当中。无论是放电还是充电,其实都是锂离子在电池的正极与负极之间移动、从而实现电能和化学能相互转换的过程。充电时,由于电场的作用,锂离子从正极移动到负极,把输入的电能存储为化学能。放电时,锂离子在化学反应的作用下从负极又移动到正极,释放出电能来形成电流给手机供电。

 

 

随着大屏智能手机和 5G 的普及,手机的耗电量剧增,电池的容量越来越大,如果只是仅仅满足于充电头插上就能用的话,可能充电速度让人抓狂,甚至边玩边充电的时侯充得还没用得快。因此,快速充电成了刚需。


电池充电的速度,实际上就是把电能转化为化学能的速度。可以想象的是,单位时间输入的电能越多,手机的充电速度也就越快。这个表征单位时间传输的电能的单位就是「功率」,一般使用字母 P 来表示。而功率又等于电压(用字母 U 表示)电流强度(后续简称电流,用字母 I 表示)的乘积:P=UI。由此可以得出,要提升充电功率,要么提升电压,要么提升电流,如果两者都能灵活地调节两者达到最优更好。

 

 

上图就是两种快速充电技术的图解。我们把充电器比喻为高水位的水池 A,电池则为低水位的水池 B。如果要把水从 A 引到 B,有两种方式:第一种就是通过增大水管的直径,让单位时间里有更多的水流过去;第二种就是通过增大水压差来加快流速,同样能让单位时间的水流量增加。


第一种方式就是手机电池快充技术的「低电压大电流」方案,而第二种方式则是「高电压小电流」方案。

 

 

「高电压小电流」方案在充电时,到了手机端,由于电池不能直接接受过高的电压,因此就需要在内部进行降电压升电流之后才能送给电池,而转换是有损耗的,这就导致了手机发热。但这个方案也是有好处的,那就是对充电头和充电线的要求不高,兼容性好。


「低电压大电流」方案则与此相反,直接在充电头上完成了电源到电池可接受的最终电压的转换,这样手机不用再处理就可以直接给电池充电,并且手机的发热量很低。但这个方案也是有缺点的,那就是对充电头的要求高发热量大,充电线要能经受大电流也需要定制,兼容性差。要能实现快充,充电器和手机之间要遵守相同的技术规范来相互通信,从而协商使用的充电电流和电压才能正常工作。这样的技术规范就叫做「快充协议」。


目前市场上各手机厂家使用的快充协议琳琅满目,但大都是在上述两个方案的实现细节上做文章,还都会给自己的协议起上各式各样的炫酷名字。一般来说,这些不同手机厂家私有协议之间互不兼容,A 厂家快充头用在了 B 厂家的手机上,很可能就只能慢充。鉴于此混乱的局面,谷歌一直在呼吁业界默认支持公有的快充协议,让各家充电头通用,从而一头走天下。


目前阶段,如果我们想要购买的充电头适用的不同厂家的手机的话,就需要仔细选择,除了充电能达到的功率之外,还要充分考虑支持的充电协议的多少。


下面我们接着说快充协议相关的问题。

二、通用快充协议及苹果的匹配目前几乎所有的手机都采用 USB 线缆作为数据线,同时也可以用来充电。自然,USB 协议的官方组织制定了基于 USB 接口的快充协议,称作 USB Power Delivery,我们一般简称做 USB PD 协议,目前已经发展到了 3.0 版本,也称作 PD3.0。


PD3.0 可支持 5V,9V,15V 以及 20V 这 4 个电压档位,电流则可以根据目标功率来灵活调整。其中 5V,9V,15V 对应的电流最大为 3A,在 20V 电压下最多可支持 5A 的电流。也就是说,USB PD3.0 可以支持最大 100W 的充电功率。

 

 

之后,USB-IF 又对 PD3.0 进行了增强,加入了一个称之为可编程电源(Programable Power Supply,简称 PPS)的功能,允许电压在 3V 到 21V 的范围内以 0.02V 的步长进行微调,可以说功能已经很强大了。并且,新版的 USB PD3.0 不允许 USB 接口通过非 USB PD 的协议来进行电压调整。同时,谷歌同样在最新的 Android 7.0 OEM 规范中强调:快充技术必须支持 USB PD。也就是说,目前 USB PD3.0 是最通用的快充协议,其他厂家的快充协议,都可以在兼容 USB PD 的基础之上进行自身的优化。


因此,购买通用性强的充电头的时候,一定要确认支持 USB PD3.0 或者 PPS 协议!众所周知,苹果手机目前已不再默认提供充电头,买官方原装充电头当然没有问题,但是贵啊。如果要省钱买其它充电头,该怎么选择呢?或者说,我有一个其他手机的充电头,能用来给苹果手机快充吗?苹果手机从 iPhone 8 开始全面支持 USB PD 快充协议,而且没有自己的私有协议,因此,市场上支持 PD 快充的充电头,都可以用来给 iPhone 来快速充电。

 

 

从上图可以看出,iPhone 8 Plus 到 iPhone 11 虽然支持 18W 的 USB PD 快充,但随机带的 5V1A 充电器却不堪大用,要快充就必须更换,而 iPhone 12 系列不标配充电器,因此也必须购买或者使用已有的其他支持 PD 协议的充电器。另外,USB PD3.0 快充协议对于充电线是有要求的,那就是充电头必须使用 USB type-C(又称 USB-C)接口,因此 iPhone 8 Plus 到 iPhone 11 标配的 USB-A to Lightning 数据线必须更换为全新的 USB-C to Lightning 才行。USB-A,USB-C 以及苹果的 Lightning 接口的形态是完全不同的,很容易区分,如下图所示。

 

 

USB-A to Lightning 数据线和 USB-C to Lightning 如下图所示。切记只有 USB-C to Lightning 这种充电线才支持 PD 快充。

 

 

想要省钱的朋友可能会想一个问题:iPad 的上的充电器能给 iPhone 用吗?


从下图可以看出,目前市面上所有的 iPad 都支持 PD 快充,大部分标配的充电器也都是支持 PD 快充的!并且,iPad 充电器支持的快充功率普遍较高,这是完全没有问题的,手机和充电器之间会自动协商合适的充电功率,不用担心兼容性问题。

 

 

所以,有 iPad 的同学可以使用 iPad 充电器给 iPhone 进行快充,不需要重复购买。从这一点上来说,苹果宣称新手机不附带充电器有利于环保,也算是所言非虚。

 

 

值得一提的是,目前大多数的笔记本电脑也都是支持 USB PD 协议供电的,只要输出功率大于 65W,就可以满足绝大部分笔记本电脑的需求,到了 100 瓦的级别,就可以给显示器供电了。



三、安卓手机的快充协议及充电头的选购对于安卓手机来说,品牌和型号众多,不同品牌支持的快充协议各有不同。但是高通芯片的采用是非常普遍的,因此对高通快充协议的支持也比较广泛。高通的快充协议称作 Quick Charge,简称 QC,目前已经发展到了第五代(称作 QC5),但市面上大多数的手机和充电器支持的还是第三代(称作 QC3)。高通从 QC4 开始兼容 USB PD 协议,但 QC4 却不兼容前面的几代 QC 协议。因此高通又在上面打了个补丁,在兼容 USB PD 协议的同时也兼容自己的前几代 QC 协议,这就是 QC4+。

 

 

在购买充电器的时候可以留意上面是否有类似上图这样的 Logo,如果有的话就表示该充电器支持高通 QC 快充协议,Logo 的右上角还标注了协议的版本。如果版本在 4 以上,则必然是和 USB PD 快充协议兼容的。


为了消除大家的疑惑,高通也非常贴心地在其官网上放了下面这张图(蜉蝣君进行了小幅调整),非常清晰地表达了不同 QC 协议版本的充电器和手机之间的配合情况,以及对 USB PD 快充的兼容情况。

 

 

可以看出,对于支持 USB PD 协议的设备(含 iPhone8 及以上),高通 QC4 以上的协议都可以完美兼容。


因此,买充电器,选择支持 USB PD 和 QC4+以上协议的,就可以完美支持苹果手机,大概率支持多数高通芯片的手机。

 

 

除了高通之外,另外一家芯片厂家——联发科,也推出过自己的快充协议:Pump Express,简称为 PE。


早期的 PE 协议为典型的高电压、低电流方案,从 PE 3/4 开始逐渐变为低电压直充,是最早推出低压直充方案的快充协议之一。联发科早期在索尼、魅族等品牌机型中有过广泛使用。魅族更是一直到 16S 都只支持基于 PE 协议改进而来的 mCharge 私有快充协议。不过总体而言,使用这一快充协议的设备已经越来越少了。下面我们开始细说各安卓手机品牌的具体情况。


从「充电五分钟,通话两小时」到「充电五分钟开黑两小时」,OPPO 对快充技术的研发非常早,其特有的低电压大电流快充协议 VOOC 并一度引领了技术潮流。目前来说,OPPO 的 VOOC 和 SuperVOOC 都是不兼容 USB PD 协议的。虽然网上有信息说 OPPO 要兼容 PD,但由于 VOOC 协议需要采用专用的充电器和数据线,因此购买 OPPO 手机建议使用原装充电器来达到最佳快充效果。一加手机也属于 OPPO 系,支持自身的 DASH,WARP 等快充协议,有些也支持 PD,不过由于私有协议的充电效果好且第三方充电器无法支持,因此购买一加手机也建议使用原装充电器。

 

vivo 手机(含 iQOO)采用的私有协议叫 FlashCharge 和 SuperFlashCharge,一般的第三方充电器也都不支持,因此使用 vivo 手机也建议搭配原装充电器。华为手机采用的快充协议有 FCP(Fast Charge Protocol)和 SCP(Super Charge Protocol)这两种,分别为高电压低电流方案和低电压大电流方案。和其它厂家的私有快充协议相比,华为的 FCP 和 SCP 快充均有第三方充电器可供选择,这得益于充电协议的公开以及华为配件的授权认证 。三星早期的手机支持自家的 AFC(Adaptive Fast Charge)快充协议,后续进过了一切曲折及混乱,最终拥抱了 USB PD(PSS)快充。小米手机一般都支持高通的 QC 快充协议,也会对标准协议进行魔改来支持超大的充电功率。比如小米 10 至尊版就标配了 120W 的充电器,虽说要达到 120W 只能采用私有协议,但还是兼容 QC4+,以及 USB PD 的,可以说通用性是比较强的。

 

 

从上面各厂家的现状可以看出,安卓手机采用的快充协议五花八门,目前还不断地大秀肌肉,进行「百瓦竞赛」,把充电功率往 120W 甚至更高推进。


目前我们能做的,就是在购买第三方充电器的时候,就是要擦亮眼睛,仔细看说明,并把握几个原则:1、只有 USB-C 的接口才能支持 USB PD 快充或者高通 QC4+,满足尽量多的通用性,并且需要两个及以上的 USB-C 接口来满足多个手机或者同时充电的需求。2、如果要给笔记本电脑供电的话,单个 USB-C 接口的输出功率要尽量大于 65W,能到 100W 最好。


3、要有 USB-A 口主要用来提供对老旧手机,以及多个厂家私有协议的兼容性。要看清支持的协议,越多越好。


4、尽量配上支持 5A 电流的带 USB-C 接口的充电线,这样才能达到 100W 的峰值功率。

 

 

比如,上图中的这款充电器,有三个接口输出,两个 USB-C 口均可支持 PPS,PD3.0,PD2.0 等不同的 USB PD 版本,并且 USB-A 口还兼容:高通的 QC3.0 和 QC2.0,华为的 SCP 和 FCP,三星的 AFC,苹果早期的 2.4A 电流,USB 供电的早期版本,以及联发科的 PE 协议。


并且还支持单口 100W 的功率输出,三口总共 120W 的最大输出,可以满足多部手机同时充电,还能给笔记本电脑供电,工作生活两不误。


有了这样的充电器,大概率就可以携全家一头走天下了。