來源:無線深海
2020年12月28日,在小米11的發布會上,雷軍宣布響應蘋果的環保號召,小米11的包裝內不再附帶充電器。
當然,作為第一個吃螃蟹的安卓廠家,小米對此還是非常謹慎的,準備了非常好的方案:手機和充電器單獨包裝,但捆綁起來作為套裝銷售,跟不含充電器的普通版一個價。
雖說絕大多數理性的消費者必然是會選擇套裝版,但小米此舉的市場教育意義是巨大的。這其中暗含了兩點:
第一,以後的小米手機都不再附帶充電器了,並且我們很厚道,手機的定價裡面也會減去充電器的成本,所以消費者是不虧的。
第二,小米的快充技術很牛逼,使用的是高端的氮化鎵充電器,功率高達55瓦,價格僅為99元,非常良心,以後要買手機可以搭配此充電器。
這波操作下來,估計很多人都接受了後續的小米手機默認不帶充電器的現狀,並且會有越來越多的手機廠家跟進,從而成為整個行業的默認規則。
既然手機廠家不再附帶所謂「原裝」充電器,也就給我們一個擺脫家裡不同規格充電器泛濫的機會,用一個性能強悍,適用性廣,可全家共享的萬能充電器取而代之。
那麼,該如何選購充電器呢?下來蜉蝣君將會詳細介紹。
一、手機充電的原理
首先我們來看看手機電池充電的原理。
現在的手機一般都採用鋰離子聚合物電池,內含正極和負極,正極是鋰化合物,負極主要採用石墨材料,均浸泡在電解液當中。
無論是放電還是充電,其實都是鋰離子在電池的正極與負極之間移動、從而實現電能和化學能相互轉換的過程。
充電時,由於電場的作用,鋰離子從正極移動到負極,把輸入的電能存儲為化學能。放電時,鋰離子在化學反應的作用下從負極又移動到正極,釋放出電能來形成電流給手機供電。
隨著大屏智慧型手機和5G的普及,手機的耗電量劇增,電池的容量越來越大,如果只是僅僅滿足於充電頭插上就能用的話,可能充電速度讓人抓狂,甚至邊玩邊充電的時侯充得還沒用得快。
因此,快速充電成了剛需。
電池充電的速度,實際上就是把電能轉化為化學能的速度。可以想像的是,單位時間輸入的電能越多,手機的充電速度也就越快。
這個表徵單位時間傳輸的電能的單位就是「功率」,一般使用字母P來表示。而功率又等於電壓(用字母U表示)電流強度(後續簡稱電流,用字母I表示)的乘積:P=UI。
由此可以得出,要提升充電功率,要麼提升電壓,要麼提升電流,如果兩者都能靈活地調節兩者達到最優更好。
上圖就是兩種快速充電技術的圖解。我們把充電器比喻為高水位的水池A,電池則為低水位的水池B。如果要把水從A引到B,有兩種方式:第一種就是通過增大水管的直徑,讓單位時間裡有更多的水流過去;第二種就是通過增大水壓差來加快流速,同樣能讓單位時間的水流量增加。
第一種方式就是手機電池快充技術的「低電壓大電流」方案,而第二種方式則是「高電壓小電流」方案。
「高電壓小電流」方案在充電時,到了手機端,由於電池不能直接接受過高的電壓,因此就需要在內部進行降電壓升電流之後才能送給電池,而轉換是有損耗的,這就導致了手機發熱。但這個方案也是有好處的,那就是對充電頭和充電線的要求不高,兼容性好。
「低電壓大電流」方案則與此相反,直接在充電頭上完成了電源到電池可接受的最終電壓的轉換,這樣手機不用再處理就可以直接給電池充電,並且手機的發熱量很低。但這個方案也是有缺點的,那就是對充電頭的要求高發熱量大,充電線要能經受大電流也需要定製,兼容性差。
要能實現快充,充電器和手機之間要遵守相同的技術規範來相互通信,從而協商使用的充電電流和電壓才能正常工作。這樣的技術規範就叫做「快充協議」。
目前市場上各手機廠家使用的快充協議琳琅滿目,但大都是在上述兩個方案的實現細節上做文章,還都會給自己的協議起上各式各樣的炫酷名字。
一般來說,這些不同手機廠家私有協議之間互不兼容,A廠家快充頭用在了B廠家的手機上,很可能就只能慢充。
鑑於此混亂的局面,谷歌一直在呼籲業界默認支持公有的快充協議,讓各家充電頭通用,從而一頭走天下。
目前階段,如果我們想要購買的充電頭適用的不同廠家的手機的話,就需要仔細選擇,除了充電能達到的功率之外,還要充分考慮支持的充電協議的多少。
下面我們接著說快充協議相關的問題。
二、通用快充協議及蘋果的匹配
目前幾乎所有的手機都採用USB線纜作為數據線,同時也可以用來充電。
自然,USB協議的官方組織制定了基於USB接口的快充協議,稱作USB Power Delivery,我們一般簡稱做USB PD協議,目前已經發展到了3.0版本,也稱作PD3.0。
PD3.0可支持5V,9V,15V以及20V這4個電壓檔位,電流則可以根據目標功率來靈活調整。其中5V,9V,15V對應的電流最大為3A,在20V電壓下最多可支持5A的電流。也就是說,USB PD3.0可以支持最大100W的充電功率。
之後,USB-IF又對PD3.0進行了增強,加入了一個稱之為可編程電源(Programable Power Supply,簡稱PPS)的功能,允許電壓在3V到21V的範圍內以0.02V的步長進行微調,可以說功能已經很強大了。
並且,新版的USB PD3.0不允許USB接口通過非USB PD的協議來進行電壓調整。同時,谷歌同樣在最新的Android 7.0 OEM規範中強調:快充技術必須支持USB PD。
也就是說,目前USB PD3.0是最通用的快充協議,其他廠家的快充協議,都可以在兼容USB PD的基礎之上進行自身的優化。
因此,購買通用性強的充電頭的時候,一定要確認支持USB PD3.0或者PPS協議!
眾所周知,蘋果手機目前已不再默認提供充電頭,買官方原裝充電頭當然沒有問題,但是貴啊。如果要省錢買其它充電頭,該怎麼選擇呢?或者說,我有一個其他手機的充電頭,能用來給蘋果手機快充嗎?
蘋果手機從iPhone 8開始全面支持USB PD快充協議,而且沒有自己的私有協議,因此,市場上支持PD快充的充電頭,都可以用來給iPhone來快速充電。
從上圖可以看出,iPhone 8 Plus到iPhone 11雖然支持18W的USB PD快充,但隨機帶的5V1A充電器卻不堪大用,要快充就必須更換,而iPhone 12系列不標配充電器,因此也必須購買或者使用已有的其他支持PD協議的充電器。
另外,USB PD3.0快充協議對於充電線是有要求的,那就是充電頭必須使用USB type-C(又稱USB-C)接口,因此iPhone 8 Plus到iPhone 11標配的USB-A to Lightning數據線必須更換為全新的USB-C to Lightning才行。
USB-A,USB-C以及蘋果的Lightning接口的形態是完全不同的,很容易區分,如下圖所示。
USB-A to Lightning數據線和USB-C to Lightning如下圖所示。切記只有USB-C to Lightning這種充電線才支持PD快充。
想要省錢的朋友可能會想一個問題:iPad的上的充電器能給iPhone用嗎?
從下圖可以看出,目前市面上所有的iPad都支持PD快充,大部分標配的充電器也都是支持PD快充的!
並且,iPad充電器支持的快充功率普遍較高,這是完全沒有問題的,手機和充電器之間會自動協商合適的充電功率,不用擔心兼容性問題。
所以,有iPad的同學可以使用iPad充電器給iPhone進行快充,不需要重複購買。從這一點上來說,蘋果宣稱新手機不附帶充電器有利於環保,也算是所言非虛。
值得一提的是,目前大多數的筆記本電腦也都是支持USB PD協議供電的,只要輸出功率大於65W,就可以滿足絕大部分筆記本電腦的需求,到了100瓦的級別,就可以給顯示器供電了。
三、安卓手機的快充協議及充電頭的選購
對於安卓手機來說,品牌和型號眾多,不同品牌支持的快充協議各有不同。但是高通晶片的採用是非常普遍的,因此對高通快充協議的支持也比較廣泛。
高通的快充協議稱作Quick Charge,簡稱QC,目前已經發展到了第五代(稱作QC5),但市面上大多數的手機和充電器支持的還是第三代(稱作QC3)。
高通從QC4開始兼容USB PD協議,但QC4卻不兼容前面的幾代QC協議。因此高通又在上面打了個補丁,在兼容USB PD協議的同時也兼容自己的前幾代QC協議,這就是QC4+。
在購買充電器的時候可以留意上面是否有類似上圖這樣的Logo,如果有的話就表示該充電器支持高通QC快充協議,Logo的右上角還標註了協議的版本。如果版本在4以上,則必然是和USB PD快充協議兼容的。
為了消除大家的疑惑,高通也非常貼心地在其官網上放了下面這張圖(蜉蝣君進行了小幅調整),非常清晰地表達了不同QC協議版本的充電器和手機之間的配合情況,以及對USB PD快充的兼容情況。
可以看出,對於支持USB PD協議的設備(含iPhone8及以上),高通QC4以上的協議都可以完美兼容。
因此,買充電器,選擇支持USB PD和QC4+以上協議的,就可以完美支持蘋果手機,大概率支持多數高通晶片的手機。
除了高通之外,另外一家晶片廠家——聯發科,也推出過自己的快充協議:Pump Express,簡稱為PE。
早期的PE協議為典型的高電壓、低電流方案,從PE 3/4開始逐漸變為低電壓直充,是最早推出低壓直充方案的快充協議之一。
聯發科早期在索尼、魅族等品牌機型中有過廣泛使用。魅族更是一直到16S都只支持基於PE協議改進而來的mCharge私有快充協議。不過總體而言,使用這一快充協議的設備已經越來越少了。
下面我們開始細說各安卓手機品牌的具體情況。
從「充電五分鐘,通話兩小時」到「充電五分鐘開黑兩小時」,OPPO對快充技術的研發非常早,其特有的低電壓大電流快充協議VOOC並一度引領了技術潮流。
目前來說,OPPO的VOOC和SuperVOOC都是不兼容USB PD協議的。雖然網上有信息說OPPO要兼容PD,但由於VOOC協議需要採用專用的充電器和數據線,因此購買OPPO手機建議使用原裝充電器來達到最佳快充效果。
一加手機也屬於OPPO系,支持自身的DASH,WARP等快充協議,有些也支持PD,不過由於私有協議的充電效果好且第三方充電器無法支持,因此購買一加手機也建議使用原裝充電器。
vivo手機(含iQOO)採用的私有協議叫FlashCharge和SuperFlashCharge,一般的第三方充電器也都不支持,因此使用vivo手機也建議搭配原裝充電器。
華為手機採用的快充協議有FCP(Fast Charge Protocol)和SCP(Super Charge Protocol)這兩種,分別為高電壓低電流方案和低電壓大電流方案。
和其它廠家的私有快充協議相比,華為的FCP和SCP快充均有第三方充電器可供選擇,這得益於充電協議的公開以及華為配件的授權認證 。
三星早期的手機支持自家的AFC(Adaptive Fast Charge)快充協議,後續進過了一切曲折及混亂,最終擁抱了USB PD(PSS)快充。
小米手機一般都支持高通的QC快充協議,也會對標準協議進行魔改來支持超大的充電功率。比如小米10至尊版就標配了120W的充電器,雖說要達到120W只能採用私有協議,但還是兼容QC4+,以及USB PD的,可以說通用性是比較強的。
從上面各廠家的現狀可以看出,安卓手機採用的快充協議五花八門,目前還不斷地大秀肌肉,進行「百瓦競賽」,把充電功率往120W甚至更高推進。
目前我們能做的,就是在購買第三方充電器的時候,就是要擦亮眼睛,仔細看說明,並把握幾個原則:
1、只有USB-C的接口才能支持USB PD快充或者高通QC4+,滿足儘量多的通用性,並且需要兩個及以上的USB-C接口來滿足多個手機或者同時充電的需求。
2、如果要給筆記本電腦供電的話,單個USB-C接口的輸出功率要儘量大於65W,能到100W最好。
3、要有USB-A口主要用來提供對老舊手機,以及多個廠家私有協議的兼容性。要看清支持的協議,越多越好。
4、儘量配上支持5A電流的帶USB-C接口的充電線,這樣才能達到100W的峰值功率。
比如,上圖中的這款充電器,有三個接口輸出,兩個USB-C口均可支持PPS,PD3.0,PD2.0等不同的USB PD版本,並且USB-A口還兼容:高通的QC3.0和QC2.0,華為的SCP和FCP,三星的AFC,蘋果早期的2.4A電流,USB供電的早期版本,以及聯發科的PE協議。
並且還支持單口100W的功率輸出,三口總共120W的最大輸出,可以滿足多部手機同時充電,還能給筆記本電腦供電,工作生活兩不誤。
有了這樣的充電器,大概率就可以攜全家一頭走天下了。
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