为啥现在买手机不送充电器了?

作者: 信浮沉

来源: 博物

发布日期: 2022-08-05 11:05:38

文章讨论了现代智能手机快充技术的发展及其对用户生活的影响,特别是对于“电池焦虑症”患者的缓解作用。文章详细介绍了快充技术的原理、不同厂商的快充协议以及氮化镓材料在缩小充电器体积中的应用。同时,文章也指出了手机厂商不再随手机赠送充电器的原因,即成本和环保考虑。

不知道你有没有以下症状:一旦发现手机的电池标志变成红色,就浑身不适坐立不安,不能集中精力思考问题。如果有,恭喜,你就是“电池焦虑症”的患者了。如果你看到别人的手机红了也浑身不适,坐立不安,那你可就是重度患者了。谢谢,只看图就已经开始焦虑了。

如果你和我一样,看见图片上的手机红了都受不了,每天必须随身带一个大容量充电宝供身旁亲戚朋友使用,人家不充你还急,人家要充了,你看着充电宝的电量见底更抓狂了……那我们基本就算是晚期了。还有得治吗?当然有得治。怎么治?那就是用快充!现在的快充广告语五花八门,但有一说一,30min 充 58% 是不是有点不太快啊?随着时代的发展,不仅手机成了每人必备的通讯工具,智能手机也成为了生活中不可或缺的朋友。

早期的黑白屏手机需要的电量非常小,一块六七百mAh的电池就能待机一两周甚至一个月,对,就是说飞利浦呢,上了年纪的都懂。智能手机可不行,电池都大到五六千mAh了,连半天都撑不下来。并不是每个人都随时有充电口可用,背一个大充电宝又嫌沉,把目光投向快充就是必由之路了。要想充得快,就要提高充电器的功率。我们物理课学过,P=UI(功率=电压x电流)。

初代智能手机的USB口充电器都是5V1A的,也就是功率5瓦,后来普遍提高到了5V2A,快了一倍,基本上俩仨小时就能充满。但这还是不够快。想提高功率,无非三条路——提高电流、提高电压、同时提高电流和电压。事实上,不同的厂商也都试了这些方案,这些方案各有利弊。

提高电压主要容易产生手机的过热,让电池寿命下降,还有点危险,所以这个方案的厂商都鸡贼的选择手机亮屏时降低电压,等彻底待机了再提高电压,避免一边干活一边充电加速过热。所以边打游戏边充电,经常干充不走字。增加电流更麻烦些,不仅要让充电器、手机内部的电路都适应这个调整,连线材也不能差,成本一下就上去了。电压电流两个都提高,两个问题就都存在。

当然,过热可以加强散热设计,成本提高也未必没人愿意买单,但还有一个非常现实的问题摆在了快充方案的面前——充电器体积。手机充电器人人都有,没什么稀奇。但其实它的内部设计一点也不简单,是由变压器、半导体开关管、电容等一系列构件组成的。我们插座上的电压是220伏,不能给手机直接充电。把220伏的交流电转化成5伏(快充可能是9伏或更高)的直流电,充电器必不可少。

在另外几个参数不变的情况下,要提高充电器的输出电压,就要提高匝数和横截面积。铁棍粗了,还得缠更多的金属丝在外面,这个变压器就会显著变胖变大,这是摆在快充方案前的最大问题。这也是为什么手机厂商纷纷打着环保的旗号不随手机赠送充电器了。不仅充电器贵了,而且重了大了,随之而来的包装变大、仓储运输成本上升厂商都得考虑。干脆不送,您自己买。

别着急,公式里这么多个字母呢,SN这两个不变,提升这个f(频率)行不行呢?当然行!什么叫频率呢?频率就是单位时间内的次数。举个简单例子,我们用杯子往桶里舀水,要想满的快,无非两个办法:要么增大杯子,要么舀得动作更快。增大充电器体积就相当于用大杯子,舀得更快就是提高频率咯!可惜,家里的电是220v50Hz的固定频率,改不了。

于是充电器里就有了“半导体开关管”这个角色,它能把市电先变成高频高压的脉动直流电,再经过其它原件变成可供手机用的较高电压的直流电。传统的硅制开关管的频率可以到100kHz,再上就上不去了,这是硅材料的性能所限。于是,我们这两年总能在充电器上看到“GaN”的字眼,这是氮化镓的化学式。氮化镓比传统的硅材料更耐造,耐压耐热耐蹂躏,频率可以到1000kHz,十倍于硅。相应地,充电器的体积就能大幅缩小。

唯一的缺点就是不便宜,市场上的小体积高功率充电器动辄一两百,这就是氮化镓的功劳。前面说的三条大道,不同厂商选择了不同的走法。一来是根据自己的技术优势和开发判断,二来也是形成技术壁垒,可以收其他厂家充电专利的钱。

市场上常见的快充协议包括华为的FCP(Fast Charge Protocol)和 SCP(Super Charge Protocol)快充协议,小米的Mi Turbo Charge协议,OPPO的VOOC闪充协议,vivo的Flash Charge协议,三星的AFC协议,realme的DART协议,一加的WARP协议等高通的QC(Quick Charge)协议、联发科的PE(Pump Express)协议、美国USB-IF协会的USB-PD(Power Delivery)协议以及中国电信终端产业协会的UFCS 融合快速充电规范等。

具体的有9v、12v、20v……4.5A、5A、6A、10A等等方案,对应的功率有20W、25W、45W、65W、120W等等。不同的协议之间互不兼容。如果你买了别家协议120W的充电器,在你的手机上可能也只能用10W。充电器上会写着支持的协议或对应的参数。当然,也有第三方充电器、充电宝厂商支持多家标准的,这种往往会把支持的标准写在产品外壳或说明书上,买的时候一定看清。

当然,支持得越多,价格就越贵,虽然兼容性好,但是却无端多花了钱,不如认准自己手机的快充标准再买划算。当然,如开头所讲,如果你和我一样是个晚期电量焦虑症患者,看不得身边任何人手机变红,那就和我一样买个大容量多协议高功率氮化镓充电宝吧!不就300块钱嘛,买个不犯病,值!!你问我哪个牌子好?哈哈哈哈哈哈!问到点子上了!!没接到广告

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