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處理器、屏幕大小、攝像頭拍照效果，這些都是絕大部分用戶在選購智慧型手機時主要考慮的功能和因素。但最近幾年，另一項因素也變得越來越重要，那就是快速充電速度，而且已經成為了不少用戶購買手機的首選。畢竟誰不想要一部幾分鐘就能充滿電而不用浪費一兩個小時的手機呢？
但一切並沒有我們想像的那麼簡單。不同的充電標準，是經過化學和物理兩種因素共同作用的複雜組合，而每種不同的標準都有自己的局限性和不兼容問題。更讓人困惑的是，很多手機製造商都傾向於給自己的快速充電技術起各種看起來高大上但其實很複雜的名字。
那麼快速充電的工作原理如何？下面我們一起和外媒對市面上最流行的幾個無線充電標準進行分類和介紹，而基本上主要包括了三星的Adaptive Fast Charging、USB Power Delivery、高通Quick Charge、一加的Warp Charge等。
基礎知識
快速充電如何工作
在深入討論它們之間的差異之前，我們先從基本的原理開始。
每一部智慧型手機都包括一塊電池，而且每個電池的供電方式或多或少都是相似的。
電池內部由兩個電極(正極和負極)和電解質組成，而它們通過催化可以將化合物轉化為新物質進行反應。隨著時間的推移，電池中的離子，也就是中或多或少的原子在電極中形成，從而推動電子流向電池的負極的一端，這樣就實現了為手機充電的過程。
在非充電電池中，這些化學反應過程只能發生一次。但在為智慧型手機供電的鋰離子電池中，這種反應是具有可逆性的。而當電池放電時，化學反應可以產生電能，當電池充電時，化學反應吸收電能。
快速充電
我們現在已經了解餓了電池的充電和放電原理，那麼想要更深入的了解充電速度，必須要要對充電器有所了解。
需要注意的是，由於會在下面的討論過程中提到伏特、安培和瓦特等單位，因此很多畢業很久的朋友可能已經忘記了相關的物理知識。伏特是電壓的單位，安培是電流的單位，而瓦特是電量的單位。如果用一個比較常見的生活中類比就是：電壓相當於花園中水管的水壓、電流相當於水流、而瓦特就相當於水管中噴水的體積。那麼瓦特就是伏特和安培數的乘積，伏特×安培數就等於瓦特。
當電流通過智慧型手機電池時，電池就會充電。而更大的電流和更高的電壓能更快地給電池充電，但它們是有限制的，電荷控制器(IC)可以保護電流不會超過限定的最大值。
電荷控制器晶片可以控制整個進出電池的電流大小。一般來說，鋰離子控制器通過測量電池的電流和電壓，然後調整進入的電流來控制電池充電的電流(以安培為單位)。而有些人使用DC到DC轉換器來改變輸入電壓，而更高級的集成電路則通過調節充電器輸入和電池端之間電阻的方式來增加或減少電流的通過。
而充電控制器的電流大小通常由手機的軟體決定。
USB充電標準
除非你還在使用上世紀90年代初的Palm Pilot，否則你的智慧型手機基本上都是通過USB數據線充電的。這種方式有一種最大的優勢：除了USB線纜現在更容易買到之外，USB還有一整套非常成熟、魚腥良好的充電標準，稱為USB POWER DELIVERY規範。
USB Implementers Forum一共經歷了四種類型，每種類型對應一種USB規範：USB 1.0、2.0、3.0和3.1。
常見的USB 1.0和2.0標準可以提供5V/0.5A(2.5W)的充電水平。
這是普通手機的充電速度，而且並不會消耗很多電量。而使用2AUSB充電標準的iPhone使用的5V×2A=10W。相比之下，白熾燈的平均耗電量約為40W。
而在默認情況下，USB 3.0接口充電標準為5V/0.9A(4.5W)。
USB-C則是一種全新的橢圓形智慧型手機可逆接頭，是獨立的概念，它在技術上支持USB 2.0規範，但大多數製造商已經開始選擇USB 3.1，這為提供更高的電壓帶來了可能。
許多USB 3.1設備使用的是USB Power Delivery (USB-PD)規範，該規範的最大輸出功率為20V/5A(100W)。通常智慧型手機不需要那麼大的電量，製造商會使用比較低的電流(比如3A)，但對於MacBook Pro和谷歌Chromebook Pixel等USB-C接口的筆記本來說，是一種優勢。
而稍微複雜的內容是電池充電規範，它專門處理來自USB接口充電的電源。最新的規範Rev 1.2定義了三種不同的電源:標準下遊接口(SDP)、充電下遊接口(CDP)和專用充電接口(DCP)。CDP是現代智慧型手機、筆記本和其他硬體的標準配置，最多可以提供1.5A的電流。
完全兼容的智慧型手機和充電器被USB 2.0和BC1.2的限制，但並非所有的手機和充電器都彼此兼容。一般來說，這就是智慧型手機總是使用默認最低充電速度的原因。
不過，USB規格更像是一份指導而不是強制標準，高通的Quick Charge和三星的Adaptive Fast Charging等快速充電標準都超過了USB規格的電壓參數，這是廠商有意而為之，而這就是為什麼現在的手機能夠在幾分鐘內完成充電而不是幾個小時原因。
不同的快速充電標準有何區別？
USB Power Delivery
USB Power Delivery(USB-PD)標準是由USB Implementers Forum(USB-IF)開發的，任何製造商都可以在任何帶有USB接口的設備上使用該標準。它可以提供高達100W的功率，所以還適用於智慧型手機以外的所有設備，包括一些筆記本電腦，前提是它們有USB-C接口。USB-PD還擁有其他好處，比如電源的方向可以不固定，所以可以使用更加可攜式電池充電器，例如有USB-C接口，既可以用來給另一個設備充電，也可以用來給電池組本身充電。同時USB-PD也只提供設備所需的電力，所以同樣的USB-PD充電器可以以最高速度給智慧型手機充電，也可以以最高速度給筆記本充電。
不同的製造商採用不同的USB-PD標準。蘋果和谷歌就是其中的代表。
蘋果USB-PD快速充電
優點：USB-PD是一種工業標準，適用于越來越多的設備；
不足：需要花上幾美元的成本才能享它的好處，蘋果並沒有提供USB-PD快速充電器。
蘋果iPhone Xs、iPhone Xs Max、iPhone XR、iPhone X、iPhone 8和iPhone 8 Plus都採用了USB-PD方式，與iPad Pro、12英寸MacBook、谷歌的Chromebook Pixel和聯想的X1 Carbon使用的行業標準相同。而兼容性是它最大的優勢，USB-PD不需要任何特殊的線纜或插座。
支持輸出、線纜和適配器
如果你想利用iPhone的USB-PD兼容性，你必須購買兼容的配件，因為蘋果沒有在包裝裡附贈USB-C線纜或適配器。我們將需要購買支持USB-PD的Lightning轉USB-C線纜，如果使用標準的USB-C到USB-A適配器的閃電線纜，充電器將默認以最低的功率充電。
以下是蘋果公司的建議：
蘋果29W、61W或87W USB-C電源適配器；
或者類似的第三方USB-C電源適配器，支持USB Power Delivery(USB- pd)。
充電速度
不管你購買的是哪種USB-C充電器，iPhone都必須被限制在硬編碼的安全範圍內，當電量在0%到79%之間時快速充電開始，當電量達到80%時停止。
如果你不介意花額外的錢為配件充電，你會得到更快的充電。使用USB-PD，快速充電的iPhone可以在30分鐘內充電0%到50%。
谷歌USB-PD快速充電
優點：相同的USB-PD工具包將適用於許多設備、谷歌隨機附贈快速充電充電器和線纜的盒子；
不足：最高速度不像其他製造商的那麼快；
每一款谷歌Pixel的手機，從第一代到Pixel 3a，都使用USB-PD標準進行18W的快速有線充電，蘋果公司也在使用同樣的標準，不需要任何特殊的充電器或線纜。
支持輸出、線纜和適配器
我們可以使用充電器和線纜讓Pixel手機享受最大的充電速度。如果選擇第三方配件，那麼使用任何USB-C與USB 2.0電源適配器和線纜即可。如果你使用USB-C轉USB-A線纜，那麼不管你連接的電源適配器是什麼，它都會讓Pixel充電速度更慢。
充電速度
Pixel手機可以快速充電，從0%到80%的區間，然後但充電速度會慢下來，同時你會發現大多數手機都有同樣的限制。
使用所提供的線纜和18W適配器，或任何具有類似或更高額定值的第三方適配器，可以從15分鐘充電內得到7小時的使用時間。
高通Quick Charge
優點：使用最廣泛的充電標準之一、向後兼容舊版本的快速充電協議、內置安全功能、防止過熱和短路；
不足：Quick Charge 3.0不兼容USB-PD。
晶片巨頭高通的Quick Charge是市場上使用範圍最廣泛的充電標準之一。毫無疑問，這是高通系統晶片組的標配功能，包括驍龍855、845、835、820、620、618、617、430以及使用這些晶片的三星Galaxy S10、谷歌Pixel 3和LG V40 ThinQ等手機在內。但這項技術並不與高通的驍龍處理器強制配套使用，任何智慧型手機製造商都可以免費得到Quick Charge的電源控制器技術授權。
技術規格和兼容適配器
Quick Charge通過提高充電電壓來實現快速充電，從而提高功率。Quick Charge 4.0+越來越受歡迎，我們可以在LG G8 ThinQ、雷蛇手機2和小米Mix 3等手機中找到它，可以提供高達27W的電量。更廣泛使用的Quick Charge 3.0電壓範圍最小3.6V和最大20V，而Quick Charge 3.0通過智能協調最優電壓(INOV)來確定充電過程中任意給定的最有效電壓，從而實現Quick Charge 3.0的增減。在其峰值電壓下，Quick Charge 3.0可以提供18W的電力。
Quick Charge 4以及更新版本有與USB-PD充電器兼容能夠擁有額外的好處，但是Quick Charge 3.0和舊版本只能與經過快速充電認證的附件兼容。不過，Quick Charge的普及意味著用戶有很多選擇，在高通的網站列出了部分最受歡迎的版本。
充電速度
高通聲表示，最新版本的Quick Charge 4+可以在15分鐘內將智慧型手機充電到50%，而更為常見的Quick Charge 3.0在半小時內可以提供大約50%的電量。
在我們的測試中，Quick Charge 4+在一個多小時內將雷蛇手機2的4000mAh容量電池從18%提升到了90%。
安全措施
Quick Charge的智能熱平衡通過最佳的路徑移動電流，設備傳感器監控外殼和連接器的溫度，防止過熱和短路。
三星Adaptive Fast Charging
優點：內置所有三星設備中、兼容Quick Charge 2.0。
不足：功率過於保守。
三星的Adaptive Fast Charging技術只適用於Galaxy S9和Note 8等Galaxy設備。與快速充電和其他競爭對手的快速標準不同，它完全兼容Exynos處理器，Exynos是一種晶片系統，在三星的國際版設備中很常見。
值得注意的是，三星已經提高了在Galaxy S10 5G手機的充電速度。這款產品配備了4500mAh容量的電池，支持高達25W充電與USB 3.0 PPS(可編程電源)充電標準。三星最新的Galaxy Note 10+使用同樣的規格，可以達到更快的充電速度，但要達到它所能達到的最快充電速度，需要特殊的適配器，其額定電壓為10V和4.5A，輸出功率為45W，這意味著它還需要一根支持5A級別的線纜。
技術規格和兼容適配器
三星的Adaptive Fast Charging理論峰值為9V/2A(18W)，但在實際應用中相當保守。要想利用Adaptive Fast Charging的速度，需要購買經過認證的充電器，但大多數三星設備都支持與快速充電兼容的配件。
充電速度
三星沒有公布Adaptive Fast Charging的充電時間。但在我們的測試中，擁有3000mAh容量電池的Galaxy S8需要大約兩個小時才能完全充電。除非對Adaptive Fast Charging標準進行修訂，否則這同等級三星設備的充電時間都非常類似。
安全措施
Adaptive Fast Charging技術安全數據很難獲得，但有趣的是它屬於非常保守的一類。根據XDA對快速充電標準的詳細分析，Galaxy S8+保持著市場上所有快速充電旗艦機中最低的溫度。
摩託羅拉TurboPower
優點：支持所有摩託羅拉設備、兼容Quick Charge 2.0。
不足：不如其他充電標準那麼快。
摩託羅拉的TurboPower標準是Quick Charge 2.0的改進版本，內置在Moto G7等摩託羅拉設備上。
技術規格和兼容適配器
TurboPower適配器有三種類型:TurboPower 15、TurboPower 25和TurboPower 30。最快的是TurboPower 30，提供5V和高達5.7A的功率，約為28.5W。
TurboPower不僅僅涉及充電器。摩託羅拉表示，它與製造商合作設計定製電池，其電源管理軟體監測電池狀態和健康狀況，然後相應的調整充電。
就像三星的Adaptive Fast Charge一樣，我們不需要Turbo Power適配器可以快速給裝有該技術的智慧型手機充電。摩託羅拉的充電標準與任何快速充電2.0或更新的版本適配器兼容。
充電速度
摩託羅拉聲稱TurboPower 30可以在15分鐘內提供長達15小時的電池續航時間。
安全措施
摩託羅拉表示，TurboPower的熱管理硬體旨在避免因高溫導致的充電速度減慢，並保持穩定、快速的充電速度。
聯發科Pump Express
優點：內置安全措施，防止過熱、短路；兼容Quick Charge 2.0。
不足：可能比某些標準慢。
晶片製造商聯發科主要專注於經濟型和中端設備，它有自己的充電標準:Pump Express。Pump Express 2.0+和Pump Express 3.0可以共存，Pump Express 2.0的目標是為低成本的MicroUSB和USB-C設備提供快速充電，而Pump Express 3.0的目標是高端的USB-C手機。新版本的Pump Express 4.0和3.0是一樣的，但提供了高達15W的Qi無線充電支持。
技術規格和兼容適配器
與Pump Express 3.0的3V-6V相比，Pump Express 2.0+的充電電壓在5V到20V之間，這聽起來可能是一個優勢。但是與Pump Express 3.0的5A+相比，Pump Express 2.0+的最大輸出為4.5A，並分三個階段進行充電，常規階段、Turbo 1階段和Turbo 2階段，其中最快的階段僅支持15W (1.67A)。
Pump Express 3.0相對於Power Express 2.0有其他優勢。它兼容任何USB-PD適配器，支持3V至6V的5A+，以及任何線纜的5A水平。Pump Express 4.0也兼容USB PD 3.0可編程電源，所以任何USB-PD 3.0快速充電器都可以使用。
充電速度
聯發科表示，Pump Express 3.0或4.0設備可以在20分鐘內充電75%。Pump Express 2.0+設備則大約需要30分鐘才能達到相同的電量。
安全措施
聯發科表示Pump Express擁有超過20多個安全機制來防止短路，而該公司最近收購的Richtek系統晶片技術則可以防止電池和設備溫度的大幅。
一加Dash和Warp Charge/OPPO VOOC
優點：散熱好、市面上最快的充電標準之一、適配器包括兼容的智慧型手機。
不足：只支持一加、OPPO設備；
一加從OPPO那裡獲得了Dash Charge和Warp Charge的許可證，基於OPPO的VOOC系統，成為了一加智慧型手機的一大特色。它被重新命名Warp Charge。同時在最新的一加7 Pro裡，也是如此。OPPO同時還開發了速度更快的Super VOOC，目前只在少數幾款手機上可用，比如OPPO RX17 Pro。
技術規格和兼容適配器
Dash充電峰值為5V/4A(20W)，略低於VOOC的5V/5A(25W)。通過提高充電器的安培而不是電壓，它能夠在更高的水平上實現更均勻的電流分布。這要感謝一個特殊的適配器，它可以實時調節安培數。通過微控制器監控充電水平，並與手機的電路同步，以調節電壓和電流，而定製設計的線纜提供更大的電流，同時最小化功率波動。
兩種標準都是專有的，無論是Dash和Warp充電只適用於一加手機、兼容的適配器和車載充電器。Dash充電認證的外部電源很難買到，而且一加的快速充電標準不適用於現成的USB連接線，Dash充電線纜略厚，以此來適應額外的電壓。
不過，如果你買的是一加手機，無需額外為充電器付費，每一部一加智慧型手機都配備了與Dash或Warp充電兼容的適配器和充電線。
充電速度
一加充電效率30分鐘可以達到60%的水平，而在我們的測試中，一加3在1小時14分鐘內充電從2%到100%。我們還發現，Warp Charge可以讓一加7 Pro在20分鐘內電量從15%充到53%，但要花1小時10分鐘才能從15%充到100%。
OPPO表示支持VOOC技術的手機可以在30分鐘內充電75%。當我們用OPPO RX17 Pro通過Super VOOC系統充電時，它在10分鐘內電量就從0上升到了40%。
安全措施
Dash和Warp Charge的設計都主要是為了快速散熱，由於充電器可以將適配器電源的高壓轉換為較低的電壓，因此轉換產生的大部分熱量永遠無法到達手機，而持續的電流降低了熱節流的可能性。
Dash充電兼容設備也有熱管理和散熱硬體，這些硬體都經過了徹底的五點安全檢查。
華為SuperCharge
優點：與USB-PD兼容性、全面的安全措施、適配器兼容所有支持該技術的手機；
不足：可能比某些標準慢；
SuperCharge是中國智慧型手機製造商華為的專利充電標準，被使用在華為P30 Pro、華為Mate 20 Pro和華為P10等智慧型手機中。它有點像Quick Charge，因為使用了高於平均水平的電壓來實現更快的充電，但它的作用比表面上看到的要更大一些。
技術規格和兼容適配器
根據手機電池的狀況和手機內部溫度，SuperCharge可以自動調整進入手機的電壓和電流。舊的SuperCharge充電器兼容的適配器、車載充電器支持三種充電模式：5V/2A、4.5V/5A和5V/4.5A(高達22.5W)，並使用充電器晶片組來調節電壓，消除了需要在手機內產生熱量的電壓轉換過程，而最新的版本提供10V/4A高達40W的功率。
與專利充電標準如Pump Chareg和Dash Charge不同，SuperCharge與USB-PD兼容。這要歸功於華為的智能充電協議，該協議可以根據插入的充電適配器在充電模式之間進行智能切換。
使用華為的SuperCharge技術需要購買兼容的電源，但與高通的Quick Charge標準兼容意味著任何兼容Super Charge的設備都可以利用這項技術。而每個SuperCharge兼容的智慧型手機都配有配套的適配器。
充電速度
華為沒有提供SuperCharge的估計，但我們能夠在1小時10分鐘左右給Mate 20 Pro充滿電。
安全措施
華為的智能充電協議是SuperCharge規範的專有部分，它可以識別充電器和線纜的負載能力，並降低電壓以匹配。
此外，SuperCharge使用經過優化的特殊組件來處理更高的電流，包括八層冷卻系統和特殊的襯裡材料，使設備比其他快速充電標準的溫度低5攝氏度。華為表示，SuperCharge設備經過了一年的測試和10項可靠性測試，涵蓋從短路到極端溫度等各種情況。
快速充電的未來
快速充電技術目前正處於不斷變化的狀態。集成電路、充電控制器、適配器和線纜等各方面的進步，可能意味著智慧型手機在幾分鐘而無需幾小時的內充電效率比我們想像得更近。我們也看到越來越多的快速充電器進入市場，而且要比以往任何時候都更小、更強大。在過去的幾年裡，智慧型手機的充電速度有了很大的提高，而我們也很高興的看到這一趨勢持續下去。