數據線別亂用,不然快充白瞎了

2021-01-17 騰訊網

智慧型手機發展了這麼多年,相信廣大IT之家小夥伴們都已經換了幾波手機,隨之而來的就是家裡推了好多數據線,有之前手機附贈的,也有自己購買的第三方的。有時候主力機自帶的數據線找不著了,就會和其他數據線混著用,這種情況一定非常普遍。

而大家可能會注意到,當我們用不同的數據線給手機充電,充電速度好像也不盡相同(充電器一樣)。因此,可能有網友會好奇,數據線也會影響手機的充電速度嗎?

今天IT之家就和大家聊一聊數據線對充電速度的影響。

1、數據線裡面有什麼

如果我們把電流看做水,那麼家裡插座上連接的就是一個取之不盡的大水缸,充電器相當於帶有過濾功能的水舀,數據線則相當於水管,手機相當於一個水杯。

給手機充電的過程就相當於用水舀不斷地從大水缸裡舀水,舀出來後第一時間將之過濾成能喝的水(交流電轉為直流電),然後通過一根管子,輸入到水杯中,直到水杯盛滿。

在這個過程中,水舀的大小(充電器功率),舀水的速度(充電器頻率),水管(數據線)的長短粗細以及水管是否漏水(數據線材質的電阻),都會影響水杯盛滿的速度。

顯然,數據線的好壞,對手機充電速度也是有很大影響的。

在講數據線如何影響充電速度之前,我們先來看看數據線裡面到底有什麼。

首先以蘋果 Lightning 數據線為例,扒開外部線材後,首先會看到一層金屬編織物,這叫屏蔽網,可以防止數據線內外電磁場互相干擾。

金屬編織物下面還有一層鋁箔屏蔽層,它的作用是防止電流通過電纜時,產生的磁場影響其他的元件。

再往下就是各種不同的導線了。當然,這裡不同的導線是用來幹什麼的,大家不需要深入了解,只要知道,通常情況下,紅色和黑色的屬於電源線(紅色正極,黑色接地),綠色和白色是用來傳輸數據的。

本文講的是數據線和充電的關係,所以目光就放在紅色和黑色的線上,這就是影響充電速度的關鍵導線。

在他們的內部,可以看到還有很多根非常細的線芯。目前市場上手機數據線的線芯主要有 24 股、32 股、40 股等等,股數的多少有可能對充電速度產生影響,一般股數越多線材越粗,充電速度也會越高。但這並不是絕對的。

影響充電速度的是線芯的材料和橫截面,對應是通過電阻率和橫截面來影響導電率,這我們在後面會說明。

目前數據線線芯的材質主要有鍍錫銅、鋁鎂絲、漆包線、裸銅、鍍銀銅、鐵芯渡銅、鐵芯鍍鋅和鐵芯等等。

就導電性而言,大家可以參考金屬導電率的排名,銀 >銅 >鋁 >鐵 >鋅 >錫。

而綜合導電性、使用壽命等條件來看,一般較好的數據線會採用鍍錫銅、裸銅,其中鍍錫銅更為普遍,導電性能略不及裸銅,但更耐用。更高端一些的數據線可能會採用鍍銀銅。

較為普通的數據線通常會採用鋁鎂絲、漆包線、銅箔絲等。

再差一些的數據線,就可能會採用鐵芯渡銅、鐵芯鍍鋅、鐵芯、鋼包鋼、鋼包鐵等。

▲某品牌數據線的線芯材質

通常我們在網上購買數據線時,在產品介紹頁面商家都會列出數據線內芯的材質,大家購買時可以留意一下。

至於橫截面,通常來講,導線的橫截面越大,數據線的導電率就越高。

那麼橫截面怎麼看呢?在數據線的技術參數中,有一個叫的 AWG 參數,這個參數可體現導線橫截面的大小。

AWG 全稱為 American Wire Gauge,是一種美國線規,也是當前最普遍採用的工業標準。通常 AWG 前有一個數字,為線材編號,用以表示導線的直徑(以英寸為單位),例如 24AWG、26AWG。

AWG 是啥意思呢?通俗的理解就是對應上面這塊圓板上的孔徑和編號,編號越大,孔徑越小,例如一根導線最高能穿過編號為 26 的這個孔徑,說明這個導線就是 26AWG。

換句話說,AWG 前面的數字越大,說明數據線內部導線越細,對應的導電能力就越差;數字越小,導線越粗,導電能力就越好。

目前並不是所有數據線廠家都會在包裝上註明數據線的 AWG 值,大家在購買時有條件的話可以諮詢客服或者到網上查詢一下。

2、數據線影響充電速率的原理

前面我們說到,數據線的內部導線材質、導線橫截面是影響充電速度的重要因素,但其實還有其他因素,而且這些因素從理論上都可以解釋。

進一步講解前,我們要先列出三個公式:

1、功率 = 電壓 × 電流

2、電壓 = 電阻 × 電流

3、電阻 = 電阻率 ×(長度 / 截面積)

提到充電速度,我們首先會想到去看充電器上的充電功率。沒錯,充電功率是決定充電速度的關鍵。

但是從充電器到手機之間還有一根數據線,數據線的存在是否會影響功率輸出呢?答案是會的。前面說了,數據線內部是導線,導線都是有電阻的,有電阻,就會造成功率的損耗。

這種損耗主要會體現在電壓上,所以我們稱之為數據線的 「壓降」。

舉個例子,一個 5V/4A 的充電器,功率是 20W,如果用一根壓降為 0.3V 的充電器連接它給手機充電,那麼輸出到手機的電壓就會使 4.7V,功率就變成了 18.8W。

可見,要向讓手機充電時輸入功率接近充電器的額定功率,就得儘可能減少數據線的壓降,減少這種損耗。

數據線的壓降本質上是一種電壓,因此可用公式 2 來表示,在公式 2 中,電流不變,所以和電阻直接相關。

而根據公式 3 電阻的表達,數據線的電阻和電阻率呈正比,和導線長度呈正比,和截面積呈反比。

這一個公式,準確表達了數據線對充電速度影響的因素:材質(電阻率)、 長度、粗細(橫截面)。

材質和粗細上面我們講過,那麼長度呢?

理論上來說,數據線長度太長,電阻會增加,進而拉慢充電速度。不過考慮到日常大家使用 2 米甚至 3 米的數據線給手機充電的概率較小,長度的影響可能較小。即便是長達 3 米的數據線,一些比較知名的第三方品牌也可以通過採用更粗的導線來抵消電阻。

因此長度對數據線充電能力的影響,體現在日常生活中並不大,只是大家要記住,如果要購買超長的數據線,一定要選擇相對知名的品牌,不要選擇雜牌廉價的超長數據線,否則真的可能會導致手機充電異常緩慢,甚至充不進電。

此外,上面 3 個公式也能解釋為什麼市面上的快充方案大部分用的都是 「高電壓低電流」的方案,而不是 「低壓高電流」。

例如我們要實現 45W 快充,如果採用 5V/9A 低壓高電流方案,假設數據線的電阻為 0.125Ω,壓降就高達 1.125V。而如果採用 9V/5A 高電壓低電流的方案,壓降則只有 0.625V。而且隨著電流的增高,數據線導線的承載能力也會達到上限,要應對高電流方案,就得加粗數據線,這又會導致數據線使用不方便。

當然,市面上也有採用 「低壓高電流」的快充方案的,例如 OPPO 的 VOOC 閃充,VOOC 閃充的標配數據線也是經過特別處理定製的,如果使用普通數據線來搭配 VOOC 閃充,就無法發揮快充的威力了。

這也說明,在今天快充俯拾皆是的環境下,手機標配的數據線最好不要混用,如果要使用第三方數據線,購買之前也應該多多了解其參數,是否能夠適配自己手機的快充方案,更不要被無良奸商的宣傳所迷惑,花錢買了數據線,結果沒什麼用。

總結

我們在使用、購買數據線時,千萬不要忽略產品說明,認為都是數據線,只要接口一樣就行。而在看產品說明時,可以著重看一下幾點:

看數據線是否同時擁有屏蔽網和屏蔽層,兩者都有,說明這條數據線至少品質上不會太差。

看內部線芯的材料,通常銅芯、鍍錫銅、鍍銀銅芯都是比較好的,看到鐵芯、鋁鎂芯等慎選。

看看 AWG 值,通常 20AWG、22AWG 比較好,如果達到 26AWG,就要小心了。

如果沒有特殊需求,可以選擇長度稍短的數據線。

對比你手機所使用的快充方案,看數據線的能夠承載的最大電流是否能和充電器上的快充方案匹配上。

如果你是極客硬核用戶,也可以用儀器測一測數據線的壓降,用上面的公式算出數據線的電阻值,了解這根數據線對充電速度更深入的影響。

最後,還是要建議大家選購數據線時,最好還是要認準一些比較知名的品牌,如果是蘋果 Lightning 數據線,也最好選擇經過 MFi 認證的產品,避免買回來後發現數據線根本不支持快充,或者充電速度緩慢,那就有苦沒處說了。

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