充電器將高壓轉換成低壓同時能夠對電池進行恒流、恒壓等模式進行充電,有時候也稱為適配器。對手機充電器來說，充電器負責電壓變換、功率輸出和以及限流保護，手機內部配有電池管理系統，對電池的電流、電壓和電量進行監測和控制。

1、大塊頭

筆者最早接觸的充電器是兒時隨身聽大塊頭充電器，其內部是一個工頻變壓器加整流橋和平滑電容，內部都不帶有穩壓器的，別問我是怎么知道的。在那時覺得這是一個極其神奇的存在，可以取代電池，要知道，那時候的電池用不了多久就光榮退休了。笨重，構造簡單同時也可靠耐用。NOKIA早期的充電器就是這種原理，輸入為220VAC 50Hz輸出為3.7VDC并提供最大355mA的充電電流，輸出功率僅1.3W。充電線和充電器是一體的，而充電口也是圓形的，雖然輸出功率不大，可是塊頭卻很大。不過對于當時幾百幾百毫安時的手機電池足夠了。

交流適配器(0.9W)

Nokia標準旅行充電器

工頻變壓器

2、小身材，大能量

早期的Nokia數據線和充電線還是分開的，USB數據線只能進行數據交換，而無法進行充電。誕生于上世紀中期的USB，最初是將諸多外設連接至計算機，并不具備充電的能力，但是能提供一定的供電能力。2000年出現的USB2.0，默認外設吸收100mA的電流，通過協商能最大能提供500mA的電流。手機或者其他想使用USB設備充電的制造商在插入USB2.0設備時，最多能獲得500mA的電流。同時期手機配備的充電器輸出電流在500mA上下浮動，當然具體以多大電流充電依舊是由手機控制而非充電器決定。

使用USB數據線作為充電線，具有很強的通用性，數據線可以換著用，充電器也可以換著用，甚至任何一個USB口都可以插上為手機充電;充電和數據傳輸可以同時進行，你可以邊傳圖片，邊充電，好吧，只要插上不管干什么都得充電。既然使用USB接口充電那就要服從USB IF(USB Implement Forum，USB規范的提出機構)的指揮，標準的USB2.0能提供500mA的電流，目前市面上大部分都是USB2.0，也有部分USB3.0，其最大電流為900mA。USB BC(BC Battery Charge電池充電，以后簡稱BC規范)是USB IF提出的充電標準，USB2.0規范沒有關于充電的標準，BC規范(廣泛應用的版本是BC1.2)是USB2.0協議族的補充，所有采用Micro-USB接口充電的設備都應滿足這一標準，但總有例外例如蘋果，三星。BC規范將最大充電電流提升至1.5A。

BC規范的核心是識別機制，通俗的講，手機不再盲目地汲取電流，而是根據USB設備類型而決定。將供電的設備分為3種，能提供500mA電流的USB，能提供1.5A的USB，和能提供1.5A的充電器。至此手機充電器，已經能提供最大7.5W的功率，使用的開關電源技術，功率增大的同時體積卻大大減小。

RCC充電器電路(5V500mA 2.5W)

3、快充時代

智能手機出現以后，徹底改變了人們的生活，手機處理器性能越來越強勁和內存越來越大，對電量的需求也是越來越大。手機電池也越來越大，當電池容量突破3000mAH大關，5V 1.5A充電時間已經相當可觀了。在手機處理器界占據大半壁江山的高通，振臂一呼QC1.0(Quick Charge 1.0 快速充電) 打破BC 1.2 對于1.5A的限制，達到5V 2A，充電時間縮短了40%，現在千元機大部分都配置了5V2A的充電器。Micro-USB，電流限制一般認為是已經到了極限，再提高電流將增加發熱，對于數據線和接口提出更高要求。

我們知道功率為電流和電壓的乘積，提高充電輸入，就是加大充電的功率，既然電流已經到了極限，那么可以提高電壓，繼續加快充電速度，QC 2.0應運而生，通過握手協議，讓手機與快速充電器相互識別，充電器可以輸出9V、12V和20V的高壓，在2A電流不變的情況下繼續提高充電功率，而且現有的線材和接口完全可以滿足。但是電壓太高又會引入新的問題，電池電壓一般為4.2V，輸入過高的電壓，手機就要負責將高壓降至4.2V左右的低壓才能進行充電，電壓變換階段效率不會是100%，就必然有一部分以熱量形式散發出來。而且電壓差越大，發熱量越高，這也是快速充電時手機發熱的原因之一，還有一部分是電池發熱。大部分手機廠商也只采用了5V、9V和12V三個檔，20V幾乎沒有采用的。當支持QC2.0的手機和充電池配合使用，將大大縮短充電時間。

QC3.0兼容QC2.0同時將電壓繼續細分采用INOV算法，以200mV為一檔調整，最低可下探至3.6V最高電壓20V，并且向下兼容QC2.0。由于Type-c接口逐步取代原來的Micro-USB接口，最大電流也提升到了3A;標準輸出方案：3.6V～6.5V3A,6.5V～9V2A,9V～12V1.5A (18W)。QC4.0技術將最高功率調整到28W，方案設計為5V/4.7A~5.6A和9V/3A，舍棄了12V的設計，且步進電壓調整為10mV。由高壓小電流轉向低壓大電流，粗獷到精細化控制的轉變趨勢。

快速充電無非提高電流或者提高電壓，在Micro-USB時代電流2A已經是瓶頸，快充的解決方案是高壓小電流。到了Type-C時代電流突破5A，快充的解決方案更傾向于低壓大電流。基本的方案有了，剩下的問題就是解決何時輸出高壓，何時輸出低壓。除了高通的充電協議，許多廠商如OPPO、華為、魅族和MTK等廠家也推出了自己的快充協議，其本質都是先用5V標準電壓進行充電，然后進行握手識別，進而手機控制充電器的功率輸出，或提高輸出電壓或增大輸出電流。典型的低壓大電流充電技術是OPPO的VOOC，VOOC為了滿足大電流輸出的要求將標準的數據先進行改造，由傳統的5針增加至7針，外形還是Micro-USB的樣子，低壓充電技術的好處是手機端不會增加額外的電壓轉換，大大減小充電發熱量，對于充電器來說，增加和減小輸出電壓，效率變化不是很大，加上次級應用同步整流技術的應用，發熱量不會很大。

以支持QC3.0的快充芯片FP6601Q為例簡單分析快充的識別控制過程。

C2.0/3.0 輸出電壓對應表

FP6601Q典型應用原理圖

該芯片默認控制輸出5V 首先將D+和D-置于2.7V，以便于能為蘋果設備充電。如果接入QC2.0/3.0設備，D+電壓會被拉低到0.325V和2V之間，同時芯片內部將D+和D-短接，進入BC1.2 模式即輸出5V@1.5A，如果D-繼續維持在0.325V和2V之間超過1.25秒，那么將進入QC2.0/3.0或FCP(華為的高壓充電協議)模式。對于QC2.0芯片根據D+和D-的電壓輸出5V、9V和12V，對于QC3.0則進入連續模式，根據D+/D-步進調整電壓：D+數據線上，超過200uS的高脈沖將步進提高電壓，直到電壓升高至12V，D-數據線上，超過200us的低脈沖將步進降低輸出電壓，直至電壓降低至3.6V。

可見快充技術并不存在技術難題，而是各大廠商為了省去不菲的認證費用，都在使用自己的快充協議，實現快充就必須使用原裝的充電器，否則就只能以5V慢充。USB-PD的出現有望出現統一的局面，拭目以待。

標準充電器電路板(5V1A 5W)

具備快充協議的適配器(5V3A/9V2A/12V1.5A 18W)

享受快充帶來便利的同時，快充是否會加速電池老化，縮短電池壽命呢?答案是不會。影響電池壽命的原因有幾個，過沖過放，溫度過高或過低。針對電池，正如前面所述，目前手機內部已經集成了電池管理系統，實時監控電池的溫度，充電電流和放電電流。快充能提供很大的功率，但是具體能有多少進入手機電池，還是手機自己控制的。充電速度和放電速度都控制在電池允許的范圍內，可以放心使用快充。

部分高端機型已經配備無線充電器，不會出現有線連接帶來的插拔磨損，即放即充，隨用雖取。無線充電目前功率在10W左右和有線快充動輒20W的速度還是有差距的而且無線充電也不是真正的無線，手機需要放到配套的充電座上。無線充電尚處于發展初期，市場上出現的無限充電設備數不勝數，能給消費者帶來便利的并不多，各大手機廠商也不曾忽視這一技術，紛紛在自己的旗艦機型上配備該功能，當無線充電技術實現真正的無線，那么取代有線快充的日子也就不遠了。

快速發展的新能源汽車，使用的充電樁，從功能上來看就是一個大型快充，只是保護機制更完善，充電機制更智能，充電功率更大，新能源汽車與傳統汽車相比最大的劣勢便是充電時間要遠大于加油時間，而續航里程卻低于傳統汽車。在充電樁加持下，充電時間都不夠短，使用無線充電，則毫無優勢可言。如果是為了省卻下車插槍充電的煩惱，只為瀟灑鎖車離開，那倒可以一試無線充電;但是如果想盡快充滿電開走，還是乖乖使用充電樁吧。對于新能源汽車，無論是有線充電還是無線充電，充電速度都是亟待解決的問題。

本文來源：釋說芯語 Hexe