智能手機(jī)中快速充電的隱藏挑戰(zhàn)和局限性

智能手機(jī)制造商喜歡相互競爭，尤其是在硬件規(guī)格方面。盡管設(shè)計(jì)，用戶體驗(yàn)和構(gòu)建質(zhì)量是很難精確衡量的，但規(guī)格通常帶有可比較的特定數(shù)字，并且可以自信地說“ X大于Y”，這顯然意味著X更好。

這就是我們最終面臨手機(jī)制造商之間所有不同種族的方式：他們的手機(jī)具有最多的處理器內(nèi)核或RAM數(shù)量，最大的電池以及最近的最高充電速度。

但是，提高充電速度并不像將大型電源適配器放入包裝盒并每天稱之那樣容易。就像您不能只用馬力大500的汽車來更換汽車的引擎，而不必同時(shí)改變變速箱，制動(dòng)器，懸架等一樣，您也必須加強(qiáng)智能手機(jī)的整個(gè)動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)施，以消除這些問題。充電時(shí)間增加了幾分鐘。

讓我們看一下這個(gè)難題的所有主要部分，以及制造商在試圖縮短充電時(shí)間時(shí)面臨的障礙。從...開始…

充電適配器

不起眼的電源適配器是每種快速充電技術(shù)的默默無聞的英雄。不論其品牌或型號(hào)，除非與功能強(qiáng)大的電源適配器配對(duì)，否則手機(jī)將永遠(yuǎn)無法達(dá)到峰值充電速度。

設(shè)計(jì)現(xiàn)代電源適配器的挑戰(zhàn)在于使其能夠安全有效地提供大量電源。這是因?yàn)楝F(xiàn)代智能手機(jī)帶有越來越大的電池，并且這些電池需要更強(qiáng)大的充電器才能快速充電。但是功能更強(qiáng)大的充電器必須在物理上更大或者使用更高效的電路設(shè)計(jì)來制造。值得慶幸的是，后者方面的情況有了很大改善。如果使用諾基亞3310適配器內(nèi)部的技術(shù)制造的Galaxy Note 10的25W電源適配器(大約與兩個(gè)TicTac容器一樣大)，那將是蘇打水罐的大小。

說到進(jìn)化，現(xiàn)代電源適配器比十年前的同類產(chǎn)品復(fù)雜得多。無論其支持哪種快速充電技術(shù)，其內(nèi)部的專用芯片都可以使其在整個(gè)充電過程中與手機(jī)進(jìn)行通信。這使手機(jī)可以根據(jù)電池的電量和溫度來請(qǐng)求最佳電量。所有這些都是以速度，效率和安全性的名義完成的。

電纜和連接器

在充電時(shí)，每種尺寸都很重要，左側(cè)典型的OnePlus電纜與iPhone隨附的典型電纜

但是，如果必須通過非本意使用的電纜擠壓所有電源，那么功能強(qiáng)大，高效的充電器將毫無用處。雖然電纜無疑是充電基礎(chǔ)設(shè)施中最簡單的部分，但它們與其他電纜一樣重要。這里的挑戰(zhàn)取決于每個(gè)制造商決定如何將電源從適配器傳輸?shù)诫娫挕?/p>

功率等于電壓乘以電流。因此，可以通過增加電壓，電流或同時(shí)增加這兩者來將更多功率從充電器傳遞到手機(jī)。例如，可以以10V，3A配置(高電壓，低電流)或使用5V和6A(低電壓，高電流)將30W推入。沒有正確或錯(cuò)誤的方法。無論哪種情況，都存在要解決的問題。

增加電壓可使電纜保持較細(xì)且制造成本較低。還具有更大的兼容性：一個(gè)小工具附帶的USB電纜更有可能為所有其他電子設(shè)備充電。

但是，一旦它到達(dá)智能手機(jī)，則必須將較高的電壓降低至約3.2至4.3伏，以便安全地為電池充電。這種轉(zhuǎn)換并不是100%有效的，并且某些功率會(huì)以熱量的形式損失掉–熱量會(huì)使手機(jī)減速，限制充電過程并縮短電池壽命。

在第二種情況下，手機(jī)及其電池可以輕松處理大約5V的低壓。手機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量也更少。但是，較高的電流需要較粗的電線和專用電纜。因此，OnePlus的Dash Charge技術(shù)僅適用于該公司自己的電纜。如果檢測(cè)到不兼容的電纜，則手機(jī)會(huì)限制充電速度，因?yàn)樗恢离娋€是否可以承受電流。如果電流過大，一根不能承受電流的電線就會(huì)熔化。

但是最大的挑戰(zhàn)來自電池本身。

電池

現(xiàn)代鋰離子電池的不起眼的設(shè)計(jì)在掩蓋其揮發(fā)性性質(zhì)方面做得很好。如果您看到無數(shù)智能手機(jī)電池被刺穿并釋放出濃烈的火焰和煙霧的視頻，那么您知道我們?cè)谡f什么。一方面，高反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)使電池可以存儲(chǔ)大量的能量。另一方面，他們強(qiáng)制使用專用電路，以防止電池短路，過度充電和過熱。

鋰離子電池可以安全充電的速度取決于其設(shè)計(jì)。實(shí)際尺寸是這里的一個(gè)因素。更大的電池確實(shí)能夠更好地處理更快的充電速度。但是，如果您想重新設(shè)計(jì)同一個(gè)電池以更快地充電而又不增加其物理尺寸，則必須增加電池內(nèi)部元件的尺寸，這會(huì)降低其能量容量。這種關(guān)系的一個(gè)現(xiàn)實(shí)例子是華碩ZenFone 6內(nèi)部的5000mAh電池，其最高充電功率為18W。該公司的工程師與我們分享了一個(gè)相同的物理尺寸，能夠充電40W的電池只能容納4000mAh的電量。

但是，不管電池有多大，只有在電池充滿約70%的情況下，才能維持最快的充電速度-只有在電池單元未超過設(shè)定的溫度限制時(shí)才可以。超過該閾值的次數(shù)越多，出于安全原因減少的輸入電流就越多。在關(guān)于45W充電的帖子中，我們已經(jīng)解釋了快速充電及其收益遞減的一些問題。

電池相關(guān)事件的稀有性是對(duì)智能手機(jī)電池這一技術(shù)成就的真實(shí)證明，與我們所給予的相比，它們應(yīng)得到更多的榮譽(yù)。盡管它們不像令人驚嘆的OLED顯示屏或相機(jī)鏡頭那樣令人振奮，但其背后的工程技術(shù)與其他任何智能手機(jī)部件一樣令人欽佩。