嗨，好久不見，我是悠哉悠哉平澤唯。
在文章開始之前我想問你一個問題，你現在在用的手機充電功率是多少瓦的？
在2023年，除了某些「國際大廠」還在用2-30瓦的充電功率。國產手機廠商就算是千元機也會配上6-70瓦的快充功率，像紅米這種性價比廠商甚至在千元機這個檔位上給你配上了120W的快充。
從2014年OPPO喊出：」充電五分鍾，通話兩小時「這句朗朗上口的廣告詞開始，國產手機的速度就像搭上了火箭一樣，在這8年時間速度就從20W一路躥升到恐怖的200W，充電時間也從最初的三四個小時加速到現在只要十幾分鍾就可以充滿。
快充技術高速發展的背後究竟運用了什麼技術與方法？手機廠商為了充電速度又做過哪些創新？
今天就帶大家簡單回顧一下手機充電的發展歷史。
要真的說起手機充電的歷史，那時間軸可得往前拉個幾十年。
上個世紀八九十年代大哥們標配的大哥大，採用的充電方法是座式充電。
在手機充電的時候要放在專用的充電底座上，讓手機底部的充電觸電接觸充電座上的正負極進而給電池供電。
這個過程還挺有儀式感的，很符合大哥大在當年的社交地位。
而且你發現沒有，這種座式充電像不像今天智能手機的無線充電。原理同樣是把手機放在充電底座上，只不過今天的「座式充電」已經從觸點改成了無線線圈。
幾十年前的充電方式以另一種方式回歸到了我們的生活中，要不怎麼說這科技是個圈呢。
直到2003年左右，這種座式充電器依然是買手機隨機附帶的「標配」。只不過是從直接給手機充電變成給手機電池充電，原理是一樣的，都是通過觸點接觸手機電池的正負極給電池供電。
我最早接觸這種充電器是在04年的時候，當時我爸花了將近兩千塊買了部諾基亞，手機盒子里就送了這麼個充電器。
具體型號現在已經查不到了，很精緻的一個藍白色翻蓋機，右邊還有一個小天線可以旋出來換大天線。
但可惜的是有一次我爸來電話，我屁顛屁顛給他送手機的時候沒拿住，吧唧，就掉地上了。
從此以後那個手機就打不出去電話了，無論到哪信號都是無服務。當時的手機可比現在脆弱多了。
那台價值不菲的諾基亞也淪為我那時候的「遊戲機」，印象最深的是裡面內置了JAVA，可以玩到一個2D的橫版潛入遊戲。
名字到現在已經是記不得了，只記得有一關一直過不去。
嗨呀，我這打遊戲從小就菜。
這20年前的Java遊戲，是我最早的手機遊戲啟蒙。
通過觸點直接給電池充電的這個設計，有沒有很熟悉。
那個年代每家必備的「萬能充」，就是從這種座式電池充電器改進而來的。
據說發明萬能充的人當時才高二，還因為發明了這個被保送到了清華。
萬能充萬能充，顧名思義就是可以給所有電池充電，無論你是什麼手機電池，只要對上觸點夾住，就能給電池充電。
到了後來還有帶跑馬燈和帶音樂的，你說這算不算最早的RGB外設。
到了後來還有帶跑馬燈和帶音樂的，你說這算不算最早的RGB外設。
再到後來就有可以直接插手機的充電器了。
最早可以直接插在手機上的充電器是這種「極其先進」想怎麼插就怎麼插的360°圓孔充電器，直到現在大部分的路由器和筆記本也是用這種圓孔充電器供電。
充電器最外層是負極，圓孔中間是正極，插上手機就能給手機電池充電。
雖然原理依舊是靠正負極接觸，但當時的部分廠商就已經有了快充的概念。
在出廠時在手機電池和充電器之間設定好標準的電壓和電流，通過手機和電池之間的「配對」就能達到比其他手機快得多的充電速度。
不過在當時這個設計還遠不如今天的快充好用。
因為不同手機的充電電壓電流不同，廠商為了避免用戶混用導致設備損壞，於是設計了不同尺寸的充電口，當時那是粗的細的長的短的都有，突出一個五花八門。
這邊民間已經進化到可以隨便配對的萬能充了，那邊廠商還讓用戶開始用手機專用充電器。
所以那時候我家還是用無線充用的多，只有所有電池都沒電了，才會想起這麼個東西給手機插上。
2007年，手機發展到了搭載塞班系統和WindowsPhone系統的半智能機時代，手機不再是一個單獨工作的設備，也開始有了和電腦傳輸數據的需求。
這個MicroUSB大家肯定都很熟悉，直到現在不少的百元機還在用這個充滿時代氣息的介面。
但當年的數據介面還不像今天一樣同時兼顧充電功能，主流手機的數據介面和充電介面依然是分開的，因為micro-USB在設計的時候就沒考慮過充電問題。
當時MicroUSB介面最大允許通過電壓和電流僅有5V-500ma，也就是2.5瓦。
這點功率再加上傳輸損耗，這點功率要是放在今天連蒼蠅腿都算不上。
所以當時主流的像上圖的諾基亞N81、諾基亞E50、摩托羅拉 Z8、索愛W90i等手機都採用了這種充電介面和數據介面分離的設計。
兩個介面互不幹擾各司其職，一個負責給電池供電，另一個負責和電腦傳輸數據。
但現在如果讓你用一款充電介面和數據介面分開的手機，我猜你一定會大罵這是什麼腦殘設計。
所以為了手機外觀的一體性和美觀性也是為了縮減手機線材的負擔，漸漸的充電的工作也由數據介面來承擔。
但上面說過，microUSB在最初設計的時候就沒考慮過充電問題、
可這樣一直下去也不是個辦法，為了滿足手機日益增長的供電需求於是USB-IF協會趕緊讓旗下的 Battery Charging小組開發一個通用的充電協議。
就這樣由USB-IF官方開發，所有USB介面都支持也是最基礎的Battery Charging協議誕生。
BC協議1.0版本規定，USB介面最大可通過電流提升至900ma，提升後的功率從2.5瓦升級到了4.5瓦，也算是在那個時代滿足了廠商對介面的需求。
不過相比BC1.0通用協議的發布，在2007年還有一款對智能手機來說劃時代的產品系列，這個系列使用5V1A充電器長達12年。
沒錯，它就是iPhone。
初代的iPhone 2G在2007年發售，作為開啟了智能手機新時代的產品，手機盒內附送了一枚5V1A的「小白頭」充電器。
可能是蘋果這家公司獨特的傳承，5V1A這個「傳統」從初代的iPhone 2G一直持續到iPhone 11。
直到iPhone 12發布之際，就在大家覺得蘋果已經沒有5V1A的庫存，新手機會送更高規格充電器的時候。
IPhone 12系列取消了隨機附送充電器。。。
嗨，想要？
你得自己花錢買！
扯得有點遠了。
從2.5W升級到4.5W，USB-IF並沒有開始「擺爛」，而是加緊研發步伐，在2009年推出了BC1.0的升級版：BC1.1。
新版本的BC1.1協議將電流上限放寬到了0.5-1.5A，滿載7.5W的最大功率。
但當時的市場上已經有電池容量達到2500mAh的手機了，7.5w的充電功率距離快充體驗還有一段不小的距離。
而且當時半智能機屏幕朝著越來越大的方向發展，電量往往只夠一天的使用。用戶漸漸養成了每天睡前充手機的習慣。
我自己睡前充電的習慣最早也是因為我爸媽晚上睡前會把手機充電線插上再睡覺，在我有自己的手機後也自然而然這樣做了。
如果你回憶起USB2.0時代，那一定就是這種類繁多形狀各異的USB介面，雖然長得不太一樣，但這些都叫USB2.0。
為了解決這麼多奇形怪狀介面之間的通信和配對問題，在2010年USB-IF快馬加鞭，抓緊發布了BC1.2充電協議。
點BC1.2協議對充電功率並沒有什麼實質性的提升，而是增加了不同USB之間在通信和充電配對上的兼容性，讓不同的介面之間也可以通過BC1.2協議互相傳輸數據和充電。
今天Type-C口一線走天下的通用性在當年就已經初現端倪。
眼看USB官方的協議不給力，第三方廠商可就坐不住了。
在2013年，高通發布了自家高通平台的QC1.0快充技術，並首次搭載在高通驍龍600SOC上。（當時還叫CPU)
QC1.0突破了BC1.2對micro-USB的1.5A電流限制，直接把電流給到了介面最大支持的2A。
峰值功率直接來到了10W 再配上獨家優化後的高通電源管理IC，可以說在當時用戶終於享受到了「快充」體驗。
但第三方對充電協議的探索，可不止高通一家。
在2014年，三星發布了Galaxy Note4，這塊5.7寸的2K AMOLED屏幕在當年一眼驚艷，和Note4一起發布的還有三星自家的AFC快充協議。
當年的Micro-USB在設計時最大電流只有2A，電流已經固定了，於是三星選擇了加電壓。
初代AFC協議最大電壓和電流支持到了9V2A，也就是18W的峰值功率。但當年三星調校的比較保守，最後在實際應用時的充電功率是9V 1.67A，峰值功率15W。
這一保守就一直持續到了S10，直到2019年末的Note10三星才把快充功率上調到了45W。
在2014年，OPPO自家的私有協議VOOC閃充 1.0發布，和VOOC閃充 1.0一起發布的還有OPPO Find 7。
你可能對Find 7沒什麼印象，但你一定記得那句廣告詞：「充電五分鍾。通話兩小時」。
當時的芒果台和浙江台的各大綜藝都是OPPO的贊助，天天看個電視都被廣告詞洗腦。
而OPPO實現這句廣告詞的方法也是非常的「簡單粗暴」。
原有的公版micro-USB輸電觸點只有兩個用來傳輸電流，傳輸的電流不夠用怎麼辦呢？
那就再給它加兩個，直接讓傳輸的電流翻倍。
VOOC閃充1.0的充電線一共七個觸點，四個用於輸電，可傳輸的最大電流從2A直接翻倍到了4A。
至此快充協議的兩個方向已經開始逐漸區分開來，一種是OPPO開發的VOOC這種大電流方案，另一種則是類似三星AFC大電壓方案。
充電就好像往水桶里放水，大電壓方案就是增加水的流速，大電流方案就是增加水管的直徑。兩者的目的都是在同一時間內往水桶放更多的水（沖更多的電）
當然，簡單粗暴只是開個玩笑，VOOC閃充背後是手機+充電線+充電頭的全面適配才達到的效果，背後是無數工程師日以繼日的努力和付出。
由於私有協議的極高上限和VOOC魔改堆料的線材和介面，OPPO在2014年就實現了5V4A最高20W的峰值充電功率。
在當時20W充電的體驗真的是棒，當時我還在上初中，同學的Find7上午用沒電了中午午休時間就能充滿，當時可給我羨慕完了。
第三方廠商都把充電功率干到20W了，USB BC1.2的基礎功率還只有7.5W。
時間還是14年，USB-IF終於想起來自己好像得提高一下USB介面的充電功率了。
在2014年的年底，USB-IF發布了至今使用最廣泛的USB Type-C介面。
新的Type-C介面擁有24個觸點，其中4個用於輸電，出廠最大電流直接拉到了5A。
和typeC介面一起發布的還有USB Power Delivery 2.0充電協議，也就是我們今天常用的PD充電協議。靠著這次的PD2.0+Type-C介面實現了從5W-100W的全覆蓋，USB-IF的官方充電協議終於在一堆私有協議里站了起來。
插個題外話，雖然PD1.0早在2012年就已發布，但當時受限於USB2.0介面和線材等限制，實際充電功率遠遠達不到協議標准。所以PD就一直在倉庫里做了兩年的冷板凳。
雖然官方的站起來了，可第三方可不願意放棄自己現有的快充協議，花了這麼多錢了，可不能扔。
2015年也就是PD2.0 發布後的一年後，高通可變電壓設計的QC2.0發布，最大充電功率達到了18W。
高通的QC2.0協議同時帶來的還有檔位切換功能，在充電時可以根據設備當前運行情況在5V3A、9V2A、12V1.5A三個檔位進行切換，理論上對設備的發熱的控制和電池壽命更加的精準和優秀。
不過實際情況和理論有點相反，當時由於大電壓方案對設備的適配和優化遠沒有今天這樣智能，在部分場景下充電手機會發熱嚴重，誰還記得當年邊充邊玩40多度低溫燙傷的情景。
同年，華為第一代mate手機mete8發布。
mate8搭載了華為自主研發的Fast Charger Protocol快充技術，也是採用了大電壓方案，最大支持9V2A 18W的峰值快充功率。同時支持5V2A和9V2A的兩檔電壓可變，比高通少了一檔。
2016年高通為了解決大電壓充電時的發熱問題，開發了INOV演算法，隨著演算法發布的還有全新一代可對電壓進行微調的QC3.0充電協議。
QC3.0協議對手機的充電功率並沒有明顯提升，而是支持3.6V~20V的電壓微調，精度可達到0.2V。這意味著充電過程中充電器對手機的輸電會更加的智能高效，發熱控制和電池壽命的控制會比上一代大幅增加。
同時電流上限也從2.0的2A提升到4.6A，最大峰值功率提升到了36W，但這個36W並不是在手機上用的，是在筆電上使用。手機依然是18W峰值功率。
2017年，為了改變各家充電協議相互割裂獨立的情況，USB發布了兼容性拉滿的PD3.0 PPS協議。
PD3.0 PPS發布的目的是讓所有第三方充電協議打破隔閡，互通工作。
所以PD3.0 PPS兼容當時所有的主流充電協議，如高通的QC、USB自家的BC、三星的AFC、聯發科的FE、華為的FCP SCP，OPPO的VOOC。
由於兼容性太過於優秀，在同年穀歌還宣布所有搭載Android 7.0的手機必須支持PD3.0 PPS充電協議。
但第三方廠商花了這麼多錢研發的私有協議，怎麼可能就讓你一個通用協議返璞歸真了呢？
所以，兼容的意思是可以正常使用，不代表PD3.0在私有協議上能跑出最高功率。
比如雖然PD3.0兼容VOOC，但PD3.0的充電器插在VOOC的設備上只能輸出PD標準的18W，達不到VOOC標準的20W。
高通也在17年發布了QC4.0+協議，將3.0的可變電壓設計精度從0.2V提升到0.02V，同時加入了涓流充電功能，對充電發熱和電池壽命的控制又上了一個台階。同時將峰值功率提升至了100W並加入了對PD3.0 PPS的兼容。
但當時各家手機廠商的私有協議已經趨近成熟，所以搭載QC4.0協議的設備在當時並不多。
至此，手機充電介面和協議已經全面建成，充電器的協議已被全面打破，接下來的問題輪到電池了。
你如果看過手機拆解的節目，你會發現電池的電壓一般都會在3.7V~4.2V，很少有超過5V的，那充電器輸出的12V，9V這些「大」電壓，是如何傳遞到手機里的呢？
答案是降壓晶元，也就是廠商們都在宣傳的「電荷泵」。
電荷泵全名Switch CAP，分電容型和電感型兩種，手機里因為內部空間小，所以使用的都是較小的電容性電荷泵。
電荷泵最大的優點就是轉換效率高，可以達到98-99%，過去常用的LDO降壓元件的效率在70-85%之間，這就代表如果手機的18W充電，那麼會有3.6W左右的功率會在降壓中損耗並轉換為發熱，這也是過去的手機充電會燙的要命原因。
因為轉化效率極高，所以所以電荷泵在降壓過程中中對手機的發熱控制的非常好，目前主流手機一般都是多核電荷泵組合，進行多次降壓使用來達到最優的降壓方案。
還有一些手機採用了雙電芯方案來加快充電速度，實際上就是相當於同時給兩塊電池充電。
讓每個電芯都能受到60W的充電功率，兩塊電芯加起來不就120W了么。
當然除了內置雙電芯，前幾年的遊戲手機還有外置同時用兩根線充電來達到更高功率的，不過現在的超高功率充電還是雙電芯方案居多。
那麼到這里充電簡史就結束了，雖然現在充電功率已經發展到了200W，但實際上從120W之後超大功率充電的原理和充電協議都沒有什麼特別大的變化，所以就不在這里細緻展開。
在你每次充電享受快充的背後都有無數的工程師日以繼夜的努力，感謝這些工程師讓我們的手機使用體驗更美好。
如果讓我期待一下未來的充電技術的話，我期望未來可以像《三體》或者或者《死亡擱淺》里那樣，所有的設備都是無線化，所有供電由錯落在城市中的供電站來無線傳輸。期待有一天我的幻想可以成為現實。
那這篇文章就到這里，如果你有關於手機充電的回憶或是對未來手機充電方式的期待也歡迎你在評論區分享。
我是悠哉悠哉平澤唯，感謝你看到這里，下篇再見。
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