让手机充电变快的秘密，都在这儿了

出品 | 网易新闻

作者 | 之遥科普，清华大学专业科普团队

你是否有过这样的经历：即将出门办事，却发现手机没电，不得不心急如焚地插上充电线，过几秒钟瞄一眼龟速上升的电量，结果手机电没充多少，事情却给耽误了。

好在，随着手机快充技术的发展，这种尴尬正逐渐成为历史。今年，多家手机厂商相继发布120W快充的新品手机，让快充技术又迈上了一个台阶。

120W快充手机发布（图片来源：IT之家）

5分钟充电50%，手机快充究竟有多厉害？

手机快充，顾名思义，就是给手机快速充电的技术。在电池电量一定的情况下，充电功率越高，充满电需要的时间自然就越短。因此，充电的功率是快充技术的重要指标。

这几年，我们见证了手机充电功率从5W开始，慢慢发展到18W、44W、55W，再到今年刚刚出现的120W快速充电，充电的时间从三四个小时，减少到现在的二十分钟，这些都展示着快充技术的飞速发展。

目前，国产手机的快充功率已经全面超越了苹果、三星等外国品牌。今年六月起，国内多家手机厂商相继发布支持120W快速充电的新品手机，其中某家甚至能够在5分钟把电量充至50%，13分钟完全充满。相比之下，苹果手机很长一段时间内仍使用5W的充电器，今年发布的新品也只是将充电功率提升到了20W。

某国产手机现场展示120W快充（图片来源：搜狐新闻）

只需做一个简单的对比，我们就可以体会到不同充电技术对充电时间的影响。对于手机电池来说，输出电压一般在3.7V到4.2V之间波动，如果电压按照4V计算，电池的容量按照4000mA·h计算，那么，在理想情况下：

使用5W的苹果手机充电器，充满电需要3小时12分钟；

使用40W的支持Quick Charge 2.0的手机充电器，充满电需要24分钟；

使用120W的新品快速充电手机，充满电仅需8分钟。

可以说，在手机快充技术这方面，国产手机已经走到了世界前列。

快充与传统充电技术的效率对比示意（图片来源：中关村在线）

认真看文章的小伙伴们可能就要发问了：这个数据和几款120W快充手机的充电时间可对不上，跟我们平时的使用体验也存在一些差别，那么，为什么会这样呢？了解完快速充电的原理和它面对的难题，你自然就能从中找到答案。

手机的快速充电是怎么做到的？

中学老师教过我们，P（功率）= U（电压） × I（电流），那么，要提高充电功率，就要提高充电电压或者充电电流。快速充电技术的核心，正是保证安全有效地实现这一点。

5V1000mA的5W手机充电器（图片来源：百度）

如果仔细观察手机充电器的接头，你就能在上面找到类似“5V 1000mA”这样的标志，这就是充电器能给手机提供的最大充电电压和电流。而120W的快充充电器，普遍采用的是“20V 6A”的标准。

像这样提高充电电压和电流，当然会带来各种各样的问题。

比如，过大的充电功率会使电池内部和充电器接头处的焦耳热功率增大，让它们严重发热，可能会减少电池寿命甚至损坏器件。在没有保护措施的情况下，大电压大电流可能直接损毁电池，甚至可能引起火灾等事故，而某些数据线不支持大电流的通过，贸然使用也可能导致烧断等问题。

于是，为了解决这些问题，三个快速充电中的“黑科技”应运而生，它们分别是：电荷泵、6C电芯和智能控温芯片。

手机快速充电系统的内部结构（图片来源：搜狐新闻）

电荷泵，又叫开关电容式电压变换器，简单来讲就是把快速充电使用的大电压，转换成能够直接给电池充电的小电压，而本身不损耗功率。

上图中充电IC的主要结构就是电荷泵。跟传统的变压器相比，电荷泵不仅体积更小，静态电流更低，最重要的是它的能量转换效率高达98%，相比于传统的变压器提高了接近10%，几乎对充电功率没有影响。

而另一项“黑科技”——电芯，就是没有保护电路板的充电电池。使用电荷泵变压之后，原本的电流会进一步增大，对于“20V 6A”的充电器来说，电压通过电荷泵降低到5V，电流就提高到了24A，这对于传统的3C电芯来说是难以承受的。因此，6C电芯应运而生。

手机电池电芯（图片来源：百度）

对于2000mA·h的电芯来说，1C指的就是最大充电电流不超过2000mA（2A），传统的3C电芯最高能支持6A的充电电流，而6C电芯足够支持12A的大电流充电，本身电阻较小，发热功率比较低，也就成了支持120W快速充电的“黑科技”之一。

除了上面这两个技术之外，要想稳定地进行大功率充电，还需要把这些黑科技合理地组合起来。

制作120W快充手机的厂商，在手机内部普遍使用双极耳充电模式，简单来说，就是同时从两个地方对电池进行充电，有效地实现了分压分流。

上面提到的，120W快充需要的24A电流，分成两路之后，恰好就是6C电芯所支持的12A充电电流。特殊的设计也降低了电池的内部电阻，进一步减少发热功率。

即使如此，在充电过程中，不同阶段电池所能承受的最大电流和电压可能都是不一样的，另外，如果一直用高功率充电，放出的热量积少成多，还是会导致手机内部温度过高，损坏元器件。这就轮到智能控温芯片登场了。

手机芯片（图片来源：IT之家）

智能控温芯片，即按照设定好的程式，根据温度改变电池的充放电模式以及手机各种模块的工作状态，从而实现智能调控手机内部温度又尽量不影响手机性能目的的一种芯片。

有了智能控温芯片之后，在我们使用120W快充时，手机充电器可能前三分钟加班加点工作，保持120W的充电功率，之后由于充电放热，温度高了，智能控温芯片就会调节通过的电流大小，让我们的充电功率减小到80W甚至40W。一旦温度降低，功率就可以再次升高。

看到这里，前面的问题就得到答案了：120W快充里面的120W，指的是最大充电功率，在智能控温芯片的作用下，实际充电的功率是在不断发生变化的，只有一部分时间能保持最大功率快速“闪充”，因此，实际充电时间略长于我们计算得到的充电时间，这是手机对自己的保护机制。

手机快速充电安全吗？

简单来讲，快速充电是安全的。

支持快速充电的充电器，连接的数据线都是特制的，与传统充电线不同，可以支持较大电流通过。

前面也说到了，现在智能手机中，有各种“黑科技”支持快速充电，最大限度保证了使用安全。

此外，手机电池本身还附带有保护电路，保证它不会被大电流烧坏。智能控温芯片的调节，也保证了手机不会因为内部温度过高而产生事故。

另外，我们是可以用快速充电的充电器对一般手机进行充电的，但是不会具有快速充电的效果。

如果仔细观察，你就会发现，支持快速充电的手机充电器上往往会有两个标志，一个是最基本的“5V 1A”，另一个则是支持的快速充电功率，比如“9V 2A”，具体使用哪一个输入的电压电流，是由手机的智能控制芯片所决定的。

手机快充充电器（图片来源：ifanr）

当然，同理，用一般的充电器也可以给支持快速充电的手机充电，只不过同样没有快速充电效果。

虽然如此，但大家在充电时应该注意，一定要使用正规厂家的，有安全保障的充电器进行充电。劣质的充电器内部电阻比较大，发热比较多，长时间连续使用可能会被烧坏，甚至引起火灾。

另外，在充电时尽量不要打开占用资源和CPU较多的手机应用，比如插上充电器玩大型游戏等。这样的操作会让手机不仅承受充电的发热，还要承受高负荷运行的发热，不仅会让智能控温芯片出手减慢你的充电速度，还可能降低你的手机性能，甚至引起安全事故。

最后，要尽量避免过度充放电。不要等手机电用完了再来充电，也不要手机电充满了还继续充电，这两者都会对电池寿命产生影响。

总的来说，在享受科技便利的同时，我们应该安全、合理地利用这些新兴技术，不要因为一时的便利或小便宜给自己带来安全隐患。