手机无线充电原理 无线充电原理是什么？如何选购才能避坑？

2020年12月28日，在小米11的发布会上，雷军宣布将响应苹果的环保号召，小米11的包装上不再附带充电器。

当然，作为第一家吃螃蟹的安卓厂商，小米对此还是很谨慎的，并且准备了一个非常好的方案:手机和充电器分开包装，但是捆绑销售一套，和不带充电器的普通版价格一样。

虽然绝大多数理性消费者肯定会选择西装版，但小米此举的市场教育意义是巨大的。这意味着两点:

第一，以后小米手机不再附带充电器，我们很善良。充电器的成本会从手机的定价中扣除，所以消费者不会赔钱。

第二，小米的快充技术很牛逼。它使用的是高端氮化镓充电器，功率55瓦，价格只有99元。很良心。以后买手机可以配这个充电器。

经过这波操作，估计很多人默认接受了小米手机无充电器的后续状态，越来越多的手机厂商会跟进，从而成为整个行业的默认规则。

既然手机厂商不再附上所谓的“原装”充电器，那就给我们一个机会，摆脱国内各种规格充电器的泛滥，换成性能强、适用性广的通用充电器，全家共享。

那么，如何选择充电器呢？下来蜉蝣会详细介绍。

一、手机充电原理

首先我们来看看手机电池的充电原理。

现在的手机一般都用锂离子聚合物电池，电池里有正负电极。正极为锂化合物，负极主要由石墨材料制成，都浸在电解液中。

无论是放电还是充电，实际上都是锂离子在电池正极和负极之间运动，从而实现电能和化学能相互转换的过程。

充电时，由于电场的作用，锂离子从正极向负极移动，输入的电能作为化学能储存。放电时，锂离子在化学反应的作用下从负极向正极移动，释放电能形成电流给手机供电。

随着大屏幕智能手机和5G的普及，手机的功耗急剧增加，电池的容量也越来越大。如果你只满足于充电头能插上，充电速度可能会快疯掉，即使是边玩边充电，快速充电也没用。

所以快速充电只是需要。

电池充电的速度实际上就是电能转化为化学能的速度。可想而知，单位时间输入的电量越多，手机的充电速度就会越快。

这个表示单位时间传输电能的单位是“功率”，一般用字母P表示，而功率等于电压和电流强度的乘积:P=UI。

可以得出结论，要增加充电功率，要么增加电压，要么增加电流，如果两者都能灵活调整达到最佳效果就更好了。

上图是两种快速充电技术的图解。我们把充电器比作高水位的A池，把电池比作低水位的B池。如果要把水从A引到B，有两种方法:第一种是加大水管的直径，让更多的水在单位时间内流动；二是通过增加水压差来增加流量，也可以增加单位时间的水流量。

第一种方法是手机电池快速充电技术的“低电压大电流”方案，第二种方法是“高电压小电流”方案。

充电时，手机来了“高电压小电流”的方案。由于电池不能直接接受过高的电压，需要降低电压，增加内部电流，然后再送到电池，转换有损耗，导致手机发热。但是这个方案也有优点，就是对充电头和充电线要求低，兼容性好。

相反，“低电压大电流”方案直接在充电头上完成了从电源到电池可接受的最终电压的转换，使手机无需进一步处理就可以直接给电池充电，手机发热非常低。但是这个方案也有缺点，就是充电头要求高，充电线需要定制才能承受大电流，所以兼容性差。

为了实现快速充电，充电器和手机应遵循相同的技术规范相互通信，使协商的充电电流和电压能够正常工作。这个技术规范叫做“快速充电协议”。

目前市场上各种手机厂商使用的快充协议很多，但大多对以上两种方案的实现细节大做文章，也给自己的协议起了各种酷炫的名字。

一般来说，不同手机厂商的这些私协议是互不兼容的，A厂商的快充头用在B厂商的手机上，可能只能慢充。

针对这种混乱局面，谷歌一直呼吁业界默认支持公众快速充电协议，让所有充电头都能通用，从而引领世界。

现阶段想买不同厂家的带充电头的手机，需要慎重选择。除了充电可以达到的电量，还要充分考虑支持的充电协议数量。

接下来，我们来谈谈快速充电协议的相关问题。

二、通用快速充电协议与苹果的匹配

目前几乎所有的手机都使用USB线作为数据线，也可以用来充电。

自然，USB协议官方机构制定了基于USB接口的快速充电协议，称为USB Power Delivery。我们一般简称为USB PD协议，现在已经发展到3.0版，也叫PD3.0。

PD3.0可以支持5V、9V、15V、20V四种电压等级，电流可以根据目标功率灵活调整。5V、9V、15V对应的最大电流为3A，20V时最大电流可达5A。也就是说，USB PD3.0可以支持最大100W的充电功率。

之后USB-IF对PD3.0进行了增强，增加了一个叫可编程电源的功能，允许电压在3V到21V范围内微调，步长0.02V V，可以说功能已经很强大了。

另外，新版USB PD3.0不允许USB接口通过非USB PD协议调整电压。同时，谷歌也在最新的Android 7.0 OEM规范中强调，快充技术必须支持USB PD。

也就是说，USB PD3.0是目前最常见的快速充电协议，其他厂商的快速充电协议可以在兼容USB PD的基础上进行优化。

所以在购买万能充电头时，一定要确认它支持USB PD3.0或者PPS协议！

众所周知，苹果手机默认不再提供充电头。买官方原装充电头没问题，就是贵。想省钱买其他充电头，怎么选？或者说，我有一个其他手机的充电头，可以用来给苹果手机快速充电？

苹果手机从iPhone 8开始就完全支持USB PD快速充电协议，没有自己的私有协议。所以市面上支持PD快速充电的充电头可以用来给iPhone快速充电。

从上图可以看出，iPhone 8 Plus到iPhone 11虽然支持18W USB PD快速充电，但是自带的5V1A充电器没有用，必须更换才能快速充电，而iPhone 12系列并没有标配充电器，所以需要购买或使用其他现有的支持PD协议的充电器。

另外，USB PD3.0快速充电协议对充电电缆有要求，即充电头必须使用USB type-C接口，所以iPhone 8 Plus到iPhone 11的标准USB-A到Lightning数据线必须换成全新的USB-C到Lightning。

USB-A、USB-C和苹果的Lightning接口形式完全不同，很容易区分，如下图所示。

下图显示了USB-A至Lightning数据线和USB-C至Lightning数据线。请记住，只有USB-C至闪电充电电缆支持PD快速充电。

想省钱的朋友可能会想一个问题:iPad上的充电器可以用于iPhone吗？

从下图可以看出，市面上所有iPad都支持PD快充，大部分标准充电器也支持PD快充！

而且iPad充电器支持的快充功率一般都比较高，完全没问题。手机和充电器会自动协商合适的充电功率，无需担心兼容性问题。

所以有iPad的同学可以使用iPad充电器快速给iPhone充电，无需重复购买。从这个角度来看，苹果声称新手机不自带充电器有利于环保也是事实。

值得一提的是，目前大部分笔记本电脑还支持USB PD协议供电。只要输出功率大于65W，就能满足大部分笔记本电脑的需求，达到100 W的水平就能给显示器供电。

三、安卓手机的快速充电协议和充电头的购买

安卓手机有很多品牌和型号，不同品牌支持不同的快速充电协议。但是高通芯片的采用非常普遍，所以高通快速充电协议也得到广泛支持。

高通的快充协议，叫做Quick Charge，已经发展到第五代了，但是市面上大部分手机和充电器都支持第三代。

高通兼容来自QC4的USB PD协议，但QC4不兼容前代QC协议。所以高通在上面做了一个补丁，兼容USB PD协议以及其上一代QC协议，即QC4+。

购买充电器时，可以注意是否有上面这样的Logo。如果有，说明充电器支持高通QC快速充电协议，协议的版本也标注在Logo的右上角。如果版本在4以上，必须兼容USB PD快速充电协议。