相信大家一定遇到过这样的问题,明明手机支持高功率快充,但用朋友的充电器怎么都充不快。

是什么导致现阶段厂商们的充电协议互不兼容?公有充电协议何时才能达到人人普及的地步?本期我们就来聊聊这些问题!

手机快充统一标准(各家手机快充要统一了)(1)

充放电原理及三种方案

首先,我们还是先简单讲一下充放电的原理。上过小学一年级的都知道。锂电池的手机,其充放电原理其实就是电能与化学能的相互转换。

由于电场效应,正极的锂离子会带着电荷前往负极石墨端储备电能,放电则是石墨中的电荷发生化学反应跑向正极,而这个单位时间内流过某一截面的电荷,就是电流。

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众所周知,充电器的功率等于输出电压乘以输出电流。所以当手机内部空间有限、电池容量做不大的情况下,加快充电速度,就等于变相提升续航。

早期的 USB 充电标准是 5V-1.5A,只比苹果 5V1A 快一点,这对于功能机来说够用,但明显无法满足智能机需求。

厂商们就得另寻他法,有的加电压,有的加电流,有的动态调整。

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什么意思?以矿泉水瓶举例。(仅做示意参考,并不完全严谨。)

当水从瓶盖开孔中均速流出时,可以看成标准的充电速度。

当我用力挤压瓶身时,水流出的更快,这就好比加大电压。

当我把开孔开的更大一点,水柱横截面更大,这就类似于加大电流。

那么动态调整又是怎样实现的呢?我在瓶盖上多开几个小孔,前期因为水足够多压力足够大,所以会流得更快,后期水变少压力变小,所以流的更慢,这就好比动态调整。

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不过,这些例子仅供示意,因为在实际应用中会遇到很多问题。

比如高电压、低电流的方式是需要手机端自己进行变压(降低),所以手机充电时会发热明显,一般点亮屏幕就会停止快充。

而低电压、高电流主要缺点在于定制成本较高、它涉及到充电头、数据线、以及内部相关元器件的相关定制,这也是为什么有些手机附赠的充电线更粗的原因。

至于动态调整的快充,往往是将多电芯(电荷泵)串联和将电压的转换操作交给了充电头来完成,充电头体积相比更大,价格也不菲。

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可以看到充电方案就有三种。而且即便是同品牌下不同线材的混用,也会影响充电效率。可以说充电这件看起来很简单的事,实际上剪不断理还乱。

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充电协议

为了让这套复杂的多端设备良好协同工作,一套规范化的充电协议必不可少,它一方面保护手机不被劣质充电头伤害,一方面识别自己品牌的充电头和线材,开启最大功率,这中间的过程就像是在对暗号。

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两人会面,手机说天王盖地虎,充电器说宝塔镇河妖。手机一看,这自己人,来来来进来坐。快充模式就开启了。

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如果手机说天王盖地虎,充电器回答的是小鸡炖蘑菇。手机就会说一边去吧您,哪凉快待哪去。只能触发龟速模式。充电协议简单来说就是这么个理。

不过,充电协议也被分为公共协议和私有协议。

公共协议有权威组织 USB-IF 推出的 USB PD、高通的 QC、联发科的 PE。

私有协议有华为的 FCP/SCP、OPPO 的 SuperVOOC、VIVO 的 FlashCharge、小米的 ChargeTurbo,小米这个应该是基于 PD PPS 改进的。

早在智能机初期。大家用的都是公有协议,原因很简单,轮子已经被USB-IF、高通这样的公司造好了,厂家可以拿现成的用。

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智能手机最早的快充严格意义始于 USB IF 于 2010 年颁布的 USB BC 1.2,它的出现规范了当时 USB 充电混乱的局面,并且将充电电流提升到了 1.5A,最大充电功率可达 7.5W,这在当时已经很够用,毕竟隔壁苹果懂得都懂。

不过随着电池容量的增大、人们对手机的依赖也越来越多,7.5W已无法很好满足。高通这个时候就跳出来了,说自己要当话事佬,然后反手将电流提升到了2A,功率最高可达10W,也就是最初的QC1.0,俗称“一卢”。(bi)

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由于和芯片、通信捆绑销售,许多骁龙处理器的手机也支持QC快充,比如米系手机就对其有着不错的支持。

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时代的脚步继续往前,当厂商把屏幕、性能这些更新完以后,就轮到快充站 C 位台了。各家私有协议也就开始出来了。

彼时的高通呢?协议已经从 1.0 升级到 3.0,功率可达 22W。

但问题是大家伙觉得都用你这套,形成不了竞争差异,所以还不如自己造轮子拿住话语权,还能创造一条额外收入,何乐而不为?打造差异化优势,创造利润营收,是私有协议诞生的重要理由。

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这时候可能有人就会有疑问了,现在主流的快充手机都是私有协议,公有协议是不是早就不行了?

答案恰恰相反。

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公有协议

除了联发科的PE协议不思进取越混越惨,高通 QC 和 USB PD 都在一路高歌猛进。额外插一句,魅族的 mCharge 私有快充协议就是基于 PE 改进而来的。

公有协议的高通 QC 目前来到了 5.0,功率可达 100W ,并且 USB PD、PPS 协议的充电器都可以为 QC5 协议的设备快充。

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而USB PD 协议,是目前最有可能实现充电大一统的通用标准,苹果、谷歌、高通对其十分看好且大力下注。USB PD不仅支持iPhone、Android ,还支持Switch、MacBook 、以及市面上大部分采用 Type-C 接口的设备进行快充。

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USB PD 还在 3.0 中增加了 PPS 额外协议,有了这个,USB PD 能同时兼容高通 QC 协议,华为 SCP/FCP 协议,联发科 PE 协议,以及 OPPO VOOC协议。

而 USB PD 到了最新的 3.1 版本,功率最高支持到 40V 和 240W,所以它不仅速度不比私有协议差,兼容性更是一绝。

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这时候可能又会有小伙伴问,我记得 iPhone 是支持 USB PD 协议的,但别说 240W 了,为何连 40W 都达不到?

这个,就得赖苹果的 Lightning 接口了。

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靠授权赚钱的苹果

金属触点的物理限制决定了它的最高速度只能在35W左右,苹果对其心知肚明,但如果用上通用接口,苹果就得舍弃MFI授权带来的数亿美元收入。

苹果虽然自己是USB IF的董事会成员,使用通用的USB PD协议,但他通过Lightning接口搞出了MFI授权认证,每年吸金数亿美元,这波“公车私用”的操作可以说发挥到极致,天下人苦Lightning接口久矣。

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不过,苹果这个例子也告诉了我们,私有协议,或者说授权认证带来的吸金能力相当可观。所以你可以看到厂商门马不停蹄的投入到这场快充竞赛中来。

那么私有协议发展的怎么样了呢?

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私有协议

华为这边放弃了早期使用的 FCP,转到了以低电压、高电流为主的 SCP 方案,目前,华为 P50 Pro 充电最高功率支持到了 66W 。另外,虽然华为的 Mate/P 系列手机也支持 PD 协议,但快充速度会有所下降。

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让多数消费者通过“充电5分钟,通话2小时”接触到快充理念的 OPPO,也是最早引入氮化镓充电器的厂商,SuperVOOC 协议对目前旗下机型充电速度的支持可达 80/150W 等规格。

在 MWC 2022 通信大会上,OPPO 还发布了 C 口充电器的 240W 快充。另外,一加、realme 都属于 OPPO 旗下,一般情况下三家配件是互通的。

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作为 OPPO 兄弟公司的 vivo 也不甘落下,它使用的是 FlashCharge 协议,在 2020 年用发布的 iQOO 5Pro 以 120W 快充截胡 OPPO 的 125W ,目前发布的 iQOO 10 Pro 更是首家商用量产 200W 闪充的机型。

对了,vivo 也是最早引入双电荷泵、双电芯,串联分压等特性的厂商之一。

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小米这边的重心在充电芯片上,已发布的快充芯片澎湃 P1,电池管理芯片澎湃G1,可以让小米手机实现单电芯(容量更大)120W闪充,充电时发热降低,电池寿命延长。

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不得不说,激烈的快充竞赛让厂商们卯足了劲推高充电功率和相关技术,但这些私有协议也有一个众所周知的问题,就是其宣传的数值往往只是Peakload,也就是峰值功率。

比如我体验过的不少120W机型,实际上只能维持在100W左右。

而这方面公共协议就显得更加实诚,很多100W的机型能维持在90W以上。

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快充大一统才是未来

在速度拉不开太大差距的今天,私有协议存在的价值被进一步降低,而公有协议早就覆盖了私有协议的功率范围,那为何厂家对其还是支持的不够充分呢?答案无外乎以下几点原因。

首先是私有充电协议可以彰显自身的研发实力,制造更多的噱头营销、并且提升品牌影响力。

其次是私有协议可以创造独有的技术壁垒,以此增加营收。卖充电器、授权充电协议就是很好的例子。

除此之外,即便有些手机支持高功率,但厂商只附赠标数充电头,想要高功率, 用户还得额外加钱,而这种加钱的操作,其实变相的降低了手机的整体起售成本,厂家在打价格牌的时候也能更有发挥余地。

但需要知道的是,羊毛永远出在羊身上。

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最后一点就是增加用户粘性,当充电器、耳机这些配件成为了一个无形的全家桶时,下一个手机大概率还是该品牌。

所以如果你是厂商,你也很可能做自己的私有协议,因为这事对他们来说是一本万利的。

但我们是消费者,我们肯定以自己的体验为出发。杂多的充电器放在一起会引发安全问题;

而根据市场数据显示,每年仅多余的充电器就产生超过 1.1 万吨的电子垃圾和 60 万吨的碳排放,这一点也不环保,也和厂家宣传的环保理念相冲;

还有大家明明都是A口C口,却因为私有协议而不支持快充,这事听起来一点也不高科技。

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除此之外最重要的一点,能用一套充电头和线解决的事情,为什么要花费更多钱买无数个充电头堆积如山?

仅凭这一点,快充标准统一就是无法避开的大趋势。

当然,公有协议的大一统,也并非完全隔绝厂家的自研路。

小米的电源自研芯片;OPPO 的三路电荷泵并联分压设计;VIVO 的 10C 电芯体系;华为的单芯三极耳方案。

这些都可以作为辅助使充电体验更加锦上添花。试想一下,当大家都在用统一标准时,这些技术也是一种新的差异化优势,只不过这套差异化系统更加的良性,且更被大众所接受。而不是所谓的协议不同就无法触发快充。

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总的来说,快充技术规范统一,是民心所向。

而在政策上,目前工信部已指导制定了《移动终端融合快速充电技术规范》《移动终端融合快速充电测试方法》两项团体标准。将逐步实现我国智能终端设备充电标准的统一,减少电子垃圾、助力产业实现绿色发展。

这些事从多方面来看都是利国利民。所以接下来各大厂商放弃私有协议,只是时间问题。

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对了,苹果最近也被欧盟盯上,未来两年换 Type-C 接口板上钉钉。

一个充电头搞定所有机器的美好时代,正在到来。

有线充电的问题解决后,那无线,应该也快了吧?

参考资料:

央视新闻

充电头网

USB-IF官网

高通、联发科、华为、OPPO、vivo、小米、魅族

知乎——充电协议那点事、现在手机快充协议繁多,各大厂商都在大力推行私有协议。为什么不做一个公有协议一起用呢?

科技狐——终于,国产手机在这方面,完成全面超越!

图源网络

编辑:辉仔

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