趕超華為雷軍再放大招！小米首發200W快充引爆快充市場
文/王飛
這是有線充電首次進入十分鐘時代。
估計很多人跟我一樣，看到這瘋狂的充電速度，第一時間隻想知道：
充這麼快我的手機會爆炸麼？
想要快速給用戶充電同時也保證安全，需要全方位來設計技術，這是一個系統工程。
根據小米前段時間公佈的“Hyper Charge”技術在實驗室內可以實現的最新數據，4000mAh電池下44秒充電10%，3分鐘充電50%。小米還同時公佈瞭一項新的無線充電技術：120W無線充電，15分鐘充滿100%。
能實現這兩個技術的很大功勞，在於一個被精心魔改過的小米11：
先是充電架構。小米將小米11Pro的有線充電架構，魔改為三顆轉換效率達98.6%的電荷泵並聯充電；
其次是電池設計。由5000mAh矽氧負極單電芯電池，更換為4000mAh 10C石墨烯超級快充電池，以兩個電池串聯的方式充電；
而120W無線充電則定制先進制程工藝的30V無線充電芯片，
最後實現瞭以上的充電數據。
如果有關註過華為Ov其他幾傢采用的充電方案，會發現有線快充基本是在解決三個問題：
電池本身的充電性能——通過改良結構和引入新材料實現；
充電過程中的效率問題——通過提高電流或電壓來實現更快的管道，但背後則需要調整整個充電架構；
以及非常重要的安全問題，保證充電過程中的溫控和穩定性——這就需要加入足夠的散熱和過溫保護的設計。
2019年vivo推出的雙電荷泵、雙電芯方案，圖片引用自網絡
實際上，從過往的快充技術進化歷史來看，充電技術也是從最早的高電壓方案，需要著重註意手機發熱的問題，到低電壓大電流優化，采取充電器和線材定制，最後逐漸過渡到嘗試高電壓高電流的方案，背後也正是對應的上面嘗試解決的三個問題。
其實對應到小米這次的技術改造，路數都已比較常見，比如三顆電荷泵並聯充電，電荷泵的快充技術的通路是直流-直流轉換器，是指電流通過外部充電器進入到手機內部後利用電容作為儲能元件，進行電壓電流轉換。之前常見的產品也有華為的40W超級快充。
華為40W超級快充原理，引入電荷泵，圖片引用自網絡
此次的亮點更多在於電池的改造。
目前比較通用的是單晶三元正極材料，它通常可以提高鋰離子傳遞效率，同時減小材料與電解液之間的副反應，從而提高材料在高電壓下的循環性能。而本次為瞭實現電池在導熱穩定性以及導電性上的提升加入瞭石墨烯材料，使得電池可以10C充電。單個10C電池可以接受最大100W功率，而通過兩個電池串聯同充的方式就可分散200W充電。
而大傢都知道，充電速度跟電池的能量是對應的，當速度越快，內部也會設計更多的“冗餘”保證速度，犧牲空間，兩者不可兼得。所以，手機厚度一定的前提下，想要在電池內部堆疊設計更多的架構和保證散熱必定會擠壓電池能量空間。當然，4000mAh是小米這臺魔改11Pro的標定電池容量，實際生活中，這也算是接近標準的手機電池容量。
但這還是帶來空間優化的難題。小米工程師稱，小米充電技術的提升，主要是因為采用最新的氮化鎵技術，開關頻率比120W提高瞭一倍，裡面很多的儲能器件都可以用更小的；另外一個技術是平面變壓器技術，取代瞭傳統繞線的變壓器，200W變壓器的體積比120W的還小，基本可以和120W做到相應的尺寸，量產之後可能會更小。
我們也可以在小米放出的一張宣傳圖上看到，魔改小米11Pro的充電器大小看起來倒是和此前提供的120W閃充大小差不太多。
這一系列大刀闊斧的改造，會帶來更多安全的挑戰。
小米也做瞭更多過溫保護設計——小米工程師稱為瞭保證200W的充電安全，做瞭多達40多項的安全保護設計。
他舉瞭幾個例子：
主板設計的時候會采用獨立的MCU+充電算法，當充電狀態發生異常時，比如說通信異常、軟件死機等 ，MCU就可以快速切斷大功率快充路徑。
小米在Type-C端口增加瞭一些耐腐蝕的銠釕合金材料，可以極大降低快充過程中對Type-C接口的腐蝕，另外小米在Type-C端口設計瞭過溫保護的檢測電路，一旦檢測到充電端口溫度過高的時候能及時降低充電功率或者是切斷充電路徑。
不過，這些設計遇到當下手機市場的現實，可能又有新的挑戰：當前市面上的每傢手機廠商都在發展自己的私有快充協議，這就造成瞭一定的“兼容性”問題，使用A品牌的充電器不能快充B品牌的手機，甚至使用B品牌的充電器+A品牌的線也不能完美快充B品牌的手機。
我們身邊就有不少每天日常使用兩臺手機的朋友，基本上如果想要實現快充，還要攜帶兩套充電設備。而在這個基礎之上，各傢也推出瞭支持私有協議的配件，比如充電寶。
小米工程師稱，雖然小米也有自己的私有協議，和其他傢不一樣的是小米的快充協議兼容的友好性更好一些，“在兼容PD、PPS的基礎上開發小米私有協議。”
最近國傢電信終端產業協會也傳來瞭好消息，鑒於快充市場目前的現狀，協會也發佈瞭《移動終端融合快速充電技術規范》，協議主要是提出瞭一套UFCS協議（Universal Fast Charging Specification），規定瞭一套手機、線纜和充電器的交互流程規范，其主要目的是為瞭解決目前市面上快充標準復雜多變且互不兼容的問題——雖然各傢私有協議都不一樣，但通過UFCS，可以靈活調整電流電壓。而這份協議標準正是由華為、OV、小米等頭部廠傢牽頭，聯合信息通信研究院一起發起，也得到瞭上下遊產業公司的支持。
不過目前看，廠商是否會放棄私有協議還不好說，更可能會是在此前的公用快充協議標準上提高速度，保證更大的兼容。畢竟電池技術尚未有重大突破之前，發展快充技術是手機廠商們的必然，也是手機廠商技術攻堅的重要組成部分，這是手機廠商們必須角逐的“軍備競賽”。
從技術上來看，“爆炸”似乎不用過分擔心。不過，這畢竟是一個大功率充電器，一位米粉就很關心宿舍跳閘的問題：
如果使用200W充電器在宿舍充電，假設宿舍五位成員都在使用小米快充，會跳閘嗎？
回答是：“可能會。”
各位覺得，在實現瞭20分鐘可以充滿手機的現在，充電技術還有沒有必要向10分鐘內前進麼？
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