手机充电原理大揭秘：电流、电压与电阻的关系

手机充电原理大揭秘：电流、电压与电阻的关系

全文约4300字，阅读大约需要6至8分钟。

1. 浅谈电力

画完之后发现我画错了，传统电流的方向和电子的方向是相反的。

电流的粗略定义就是电子的定向运动（只是粗略，绝对不准确，请勿批评）。简单来说，看下面这张图：

电流（）可以简化为那个电子，电压（）是推动电子（e-）在隧道中移动的无形力，电阻（）就像是收紧隧道的绳子。

2.如何给手机充电

手机充电不遵循常见的电压=电流*电阻。因为这只适用于阻性负载。这是什么意思呢？举个例子，你有一个电风扇（不考虑保护电路），正常工作电流是0.5A，不符合电压=电流*电阻。这个很明显，电风扇里面的铜线，如果单独拆下来的话，是达不到440Ω的。但是，如果你手握着风叶不让它转，电流就会很大，比如5A，因为这时候是纯电阻。

同样，手机充电也不是纯电阻，所以能5V1A或者5V2A也就不足为奇了，因为不是纯电阻，所以电压和电流不需要成比例。

给手机充电有三个步骤：插上充电器、充电线、手机。充电器里面有变压器和整流器，把220V交流电转换成5V/9V/12V/15V/20V……等电压送到USB接口上。当然USB接口里面有4个针脚，USB 3.0有9个针脚，不过我们一般不用它来充电。

侧面的两根针脚是供电用的（一般四根针脚都是一样粗细，快充线的充电针脚会明显粗一些），中间的两根负责通讯和传输协议。

如图，两端是供电的，一正一负，只接这两根的话，最大电流可以达到0.5A。为了用更大的电流充电，我们需要一个“充电协议”，这个协议就是由中间负责通讯的两根线来传输的。

3.充电头是干什么用的？

很好，我们已经知道USB是怎么传输电流的了，充电器里的变压器和整流器我们也讲过了，下面说说协议吧，协议分为公有协议和私有协议，QC可以算是公有协议，高通芯片都可以用，PD是公有协议，谁都可以用，而且因为谷歌的原因，安卓新机都强制支持PD快充（至少12W）。

私有协议，顾名思义就是厂商自己用的，比如OPPO的引以为傲的协议，华为的SCP协议，苹果很少用的APPLE 2.4A协议。这些协议都是厂商自己用的，也有授权给别人的，不过不多，一般最高功率因为自身利益考虑，不会授权给第三方厂商。（也有厂商把充电模块当做唯一授权的方式卖）。

知道了这些，就不用担心充电器了，如果协议不一样，就无法通信，所以你电脑用的PD 65W充电器很可能没法给你的手机充电（确切的说，有些手机可以）。

摘要：充电头进行变压整流，进行握手协议，开始充电。

另外充电头有A​​口和C口两个接口，对于手机我们假设C口是苹果用的，但其实大家都可以使用C口进行PD快充。

4、充电线真的可以通用吗？当然不能，需要改造一下。

基本上所有C-to-C线都是通用的。（PD 3.1协议规范暂且不论）C-to-C一般分为3A和5A线，前者最高传输60W，后者100W。有厂商做到了120W，当然是神通广大的改装，120W​​就不用PD协议了/笑（除非PD 3.1协议和type-C 2.1普及，这大概是很久以后的事情了）。

可惜的是，大部分手机厂商还在用 USB A 转 USB C 线，所以不支持 PD 充电。当然也有例外，小米，这个我们后面会讲到。没有 PD 协议，大家就开始自由发挥，改装充电线/充电头。USB 原本支持 5V，最大电流 2A。OPPO 当年“充电五分钟，通话两小时”的洗脑口号，做到了 5V 4A，就是通过在 micro-USB 上增加一对触点，实现两倍电流。这个方法极其容易失效，换个充电头或者充电线都行不通。

后来高通又推出了QC，把电压提高到了9V，电流提高到了2A，达到了18W。总体来说，这算是快充的开始，毕竟那时候的电池还不是很大，半个小时就能充到60%，已经很快了。

当时苹果在国内宣传他们新款的5V1A充电器，非常迷你，而且接口也是用的这个，所以充电线也不便宜。当时苹果其实有Apple 2.4A（一般iPad自带的）也支持手机，但是知道的人很少，知道的人也不愿意多花钱。其实当时Apple 2.4A充电很快，因为苹果手机的电池大小一直在1000~左右。

后来大家真的开始玩了，意外的是今年都把电压提高了，现在明年也都把电压提高了，现在国产旗舰机基本都标配5A线或者更高。

小米是例外之一，小米手机对PD的支持不错，在别人一直停留在18W PD（宣传自家充电器）的时候，小米已经达到了27W甚至50W PD快充，对第三方充电器非常友好。而且自家的充电器虽然是USBA接口，但是却有USB C才有的CC针脚，支持PD充电，手机、笔记本都可以用。之前还在酷派上看到一位酷友DIY了一条苹果充电线，线的另一端是小米的USB-A，所以搭配小米充电器使用完全不用担心没电。

红色圈出的部分是Type-C上才有的CC针脚，小米把这个针脚移到了USB-A上，如果使用改装后的线材，可以触发PD充电。

其实说白了，我们说的A卡口、C卡口只是一个外观造型，换个造型也没什么大不了的。

苹果手机的MFi芯片。这是苹果最被诟病的问题，毫无疑问（自从苹果开始支持PD以来），因为这导致30块以下根本买不到好的充电线。苹果宣传这个MFi芯片的主要原因之一就是为了赚钱，但是还有一个原因也是情有可原的，就是为了控制第三方产品的质量。比如充电线插入的力度好像每一部手机、每一根有MFi认证的充电线都一样，但是没有认证的就不一定了（比如REMAX十几块钱的线）。但是type-C就不一样了，用紧一点的线（比如Anker 100W）很难拔出来，联想小新pro 13的线松得跟没插上一样。以上是我用过的一些极端例子，在手机上会稍微好一点，但是基本都差不多。 type-C充电线市场鱼龙混杂，但是至少做工还是统一的。

PS 在type-C转接线中，MFi芯片是电器，所以哪怕它只是挂在接线上，没有插上手机，也会干扰多口充电器的电力分配。

5.我有充电器和充电线，但是手机在哪里？

很多人觉得65W的充电器充30W会损坏手机，其实不然，最高速度还是30W，因为所谓的协议取决于这个协议兼容的最低设备的最高功率。比如华为P30 pro，充电器只支持PD65W，线是C-C100W，手机支持12W PD充电，那么最终的充电功率就是12W，即使手机支持40W快充，但那是SCP协议，充电器不支持这个协议。

所以大家在购买充电器或者手机的时候一定要慎重，选择手机的时候我会首先看PD兼容功率而不是私有协议的最大功率，个人的心理预期是27W PD充电，这样就算原装充电器丢了或者坏了也不会让体验降低到不能用的地步，毕竟一套原装手机充电器现在动辄就要199、299左右（因为功率大），有点舍不得花钱。

就算你的手机是120W的快充，插上原装/兼容的线和充电器，也不一定能慢充。早先18W、22.5W，甚至30W一般都能充满，但随着功率的增加，特别是电流的增加，根据Q=(I^2)*R*t，电流的增加对发热量是平方效应，比如从3A到6A，发热量直接变成了4倍。所以为了安全，手机厂商会把充电温度定在50-60˚C左右（具体应该是分阶段的），等温度接近了，就开始降功率。 而且不同于笔记本电脑的是，传统手机因为是被动散热，所以在充电和使用的时候会比较热，因为电池和主板的距离很近，所以屏幕充电也慢很多（也有手机本身使用方面的因素，特别是888和8Gen1芯片，本身Soc满载的时候就5W起步）。所以保持手机凉爽，充电更快。如果想要快速充电，尽量不要边充电边使用，有条件的话可以配个散热底座。

软件上还有一个限制，就是当电池容量超过80%的时候，充电速度会变慢，比如pro max完全充电速度是25-27W，达到80%之后会降功率到5W左右，以保证电池寿命。充电的时候电池的电动势会比较高，电动势高对电池有损害，所以为了保护电池的健康，一般在80%左右的时候就会变慢（此时电池电压不充电的话大概是4.2V，充电的话大概是4.35V）。

6. 谈谈无线充电

关于无线充电就没什么好补充的了，只是需要注意无线充电跟手机一样，也需要协议来给无线充电供电。而且比如有20W的无线充电器，用20W的充电头是达不到20W的，无线充电能量损耗大。

无线充电也是有协议的，目前唯一公开的协议是Qi，最大功率只有15W，所以大家都在自创协议，可以看这个链接：

Qi标准，面向智能手机和其他便携移动设备。Qi目前可支持最高15W的充电功率。这个数字未来还将进一步提升到60W，在为手机和其他便携移动设备充电的基础上，实现笔记本电脑无线充电，并赋予充分的定位自由。

苹果有一款充电器也算是无线充电的一种，不过它增加了磁铁，让定位更精准，也让充电器的拆卸变得更加困难。

7.这只是谣言

我们来辨别一下网络上流行的一些谣言。

手机电池有记忆效应，第一次使用需要将电池完全放电后再充电24小时，以激活电池。

这是一个古老的伪科学，听起来很正确，但不幸的是它只适用于镍镉和镍氢电池。

引用维基百科的原文：

记忆效应（英语：memory effect）是一种发生在某些充电电池上（如镍镉电池或镍氢电池），经过多次充电后导致电池容量减少的现象。当镍镉电池（NiCd）或镍氢电池（NiMH）在多次没有完全放电的情况下又充满电时就会产生记忆效应。其实这种效应极少发生，通常只出现于镍镉电池等较古老且十分昂贵、稀有、无人管理的电子设备身上，比如通信卫星（每次经过地球阴影时，它都会消耗相同的电量，却不能消耗完所有电量）。以镍镉电池、镍氢电池与锂离子电池三者比较，镍镉电池记忆效应最明显，镍氢电池记忆效应次之，锂离子电池的记忆效应最不明显。

如果你有兴趣，可以阅读这篇文章：记忆效应_（电池）

其实就像上面链接说的，过放会伤电池，放电到0%其实对电池不好，虽然不算过放，手机的电池保护板也不是吃素的，你从来没真正放电到0%，也没真正充电到100%。

2、手机不能使用比自身功率更大的充电器充电，只能使用相同功率的原装充电器充电。

上面说了，协议握手后才能开始充电，功率再大也没用，唯一缺点就是充电器比较贵，一般比较重，至于是不是原装其实不重要，第三方充电器品控大多不错，只要不买到山寨充电器就行，山寨货真的会伤电池。

3.安卓充电头不能用，没有MFi的线材也不能用。

别担心，如果不行的话，手机上会说不支持这个配件/哈哈。

如果你没有 MFi 线，那就看你的运气了。MFi 对手机充电来说不是必须的，但一般来说，没有 MFi 是小事，可能他们在别的地方偷工减料，那就出大问题了。而且破裂的线升级系统后可能就不能用了，损失就大了。可能一根线只能用一年。建议买正规 MFi 认证的充电线，一般要 50 块钱，也就是三四根破裂线的价格。

4.苹果充电线容易断。

相对来说会，但是没那么容易破皮。我手上有一根5W的线材，从2013年到现在用了22年，除了发黄，其他没什么问题。一般弯折不会出什么问题，但对于喜欢“弯折”线材的朋友，套上热缩套管是个不错的解决办法，或者实在不行的话，考虑第三方编织线。

5.充电时，先将手机插入插座，再插入手机。

从某种意义上说，是的，因为有电涌。但防电涌插座可以解决所有问题。而且一般来说，这种电涌造成的危害远小于电池耗尽。

6、笔记本电脑充电器与手机不兼容。

回头看看2，除了极少数特殊情况，笔记本的type-C充电器只是外形，其实就是DC充电器，看笔记本充电器上的铭牌，输出/侧有没有5V的位置，如果有，就是安全的。

7、无线充电损坏电池。

这只是散热问题。有些充电器有散热风扇，这甚至比有线充电器更能保护电池。但如果你直接扔掉它，手机可能一夜之间根本充不上电，而且仍然会很热。

8. 没有人喜欢我的帖子。

最后就先这样吧，祝愿所有点赞我的小伙伴们手机健康度永远都是100%！

下次再见！