充电器

充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静电变流装置。^[1]充电器的功能是当每次蓄电池放电后，充电器对蓄电池进行充电，以保证蓄电池被重新置于饱和充电状态。^[7]

最开始的手机充电器是坐插式的，充电速度很慢，之后为满足市场需求，诞生了一体式充电器，电池充电器、万能充电器、^[8]快充、^[9]无线充电器等。^[10][11]截至2022年，智能终端市场形成了以USB-C接口为主，多种接口及充电技术并存的格局。^[12]传统笔记本电脑充电器的形态为DC接口，现如今PD快充协议与USB-C形态接口的充电器也广泛存在。^[13]

充电器的分类方式有很多，按照充电方式可分为有线充电和无线充电。^[14]按照电池种类可分为可分为镍镉电池充电器、镍niè氢电池充电器等。^[1]充电器的快充技术主要有VOOC闪充技术、^[15]高通的Quick Charge技术、^[16]联发科Pump Express Plus快速充电技术等。^[15]

1973年的摩托罗拉实验室，马丁·库帕^[17]和他的同事研制的第一台可拿在手里的移动电话打通了世界上第一个通话，^[18]在当时也叫”大哥大“。^[19]1983年，摩托罗拉公司推出第一部商业手机，大小和半个砖头差不多，重量超过1公斤。1987年11月18日，在中国第六届运动会召开前夕，原邮电部部长杨泰芳在广东省珠江三角洲移动电话网的首期工程开通仪式上，向远在北京的同事拨通了中国第一个移动电话。这一天，意味着中国正式步入移动通信时代。后来，“大哥大”开始逐渐进入中国市场。^[19]它的充电器是坐插式的，又大又笨重，携带起来非常不方便。而且充电器的充电速度很慢，那是真正的“充电两小时，通话五分钟”的时期。^[8]

1992年11月9日，诺基亚推出世界上第一款商用便携式手机“诺基亚1011”。^[17]该机尺寸仅为195*60*45毫米，手机内部使用的是900mA时的镍镉电池，具备90分钟的通话时间，12小时待机时间。当时这款手机的充电形式分为两种，一种是数据线是与充电头连在一起的一体式充电器，手机直插之后就能充电；另一种是电池充，也叫座充，将手机电池拿出来装进座充连接电源就能够充电了。^[20]

传统笔记本电脑充电器的形态（DC接口）大致比较接近，分为输入线、充电器主体、输出线接头几部分组成，这种电源外置的形态是由东芝在1985年发明创造。^[13]

2001年与苹果PowerBook G4 一同发布的还有一枚小巧的电源适配器，它的体积与重量与现在的MacBook充电器如出一辙。苹果充电器最大的优势其实在于，将传统充电器一分为二，变压器直接连接插头，一并插在插座上，类似于手机充电器。^[13]

进入21世纪以后，各大手机厂商已经慢慢发展起来，但由于充电接口不规范，所以不同接口类型的手机就涌现在市场上。为了方便携带以及满足市场需求，万能充电器由此诞生。^[20]

“万能充”实际是由上面提到的座充演变而来的。它正常工作时，输入电压为220V交流，输出为4.2V～4.3V直流，能满足大部分手机充电。万能充以两根可调节金属接触弹片，加一个固定电池的透明夹子设计而成，是当时成千上万中国手机用户的必备配件。^[20]

2006年12月，由中国通信标准化协会组织专家编制、由原信息产业部发布并实施的行业标准《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》（YD/T1591-2006），首次对国内手机充电器作出统一要求，被业内称为手机充电器“国家标准”。但该标准仅要求手机充电器与充电线分离，电源插头部分必须统一，并未强制规定手机端充电接口标准。2007年，中国开始对充电器采用统一的手机通用充电器标准并强制执行。标准规定，通用充电器采用一根USB数据线加一个带有USB端口母座充电器形式，以解决一直以来手机充电器不兼容的问题。^[20]

虽然充电器统一了规范，但是数据线还是混乱的，市场上出现了圆的、扁的各种各样的数据线和转换接头。2007年，在瑞士日内瓦举行的国际电联ITU-T第五研究组（SG5）全会上通过了将Micro USB作为手机充电器的标准，这意味着全球都将统一手机充电器标准了。^[20]

智能手机快充严格意义上始于USB IF于2010年颁布的USB BC 1.2，它的出现将充电电流提升到了1.5A，USB充电接口的最大功率达到了7.5W，应对当时的充电需求已经够用。随着时间的发展，电池容量逐渐增大，同时手机功耗也在增大，此时USB BC 1.2已经无法满足手机充电需求，2013年高通突破USB BC 1.2的1.5A限制，将充电电流提升至2A，达到了最高10W充电功率。这就是最初的QC1.0，宣告高通快充协议的到来。凭借芯片和通信方面的优势，高通QC快充协议得以在安卓手机中快速普及并壮大。从这个时间点开始，手机快充发展进入了快轨道，同时也进入了混乱时期。^[9]

然而，给手机充电并不仅仅是充电头的事，还有充电线。2014年当高通想沿着QC1.0方向继续提高电流来提升充电功率时，出现了问题，因为此时虽然Type-C数据线已经发布但还远未普及，大家使用的都是MicroUSB 2.0数据线，其本身内部的构造导致了其对于电流的承载能力有限，最高基本就是2A。所以，高通改为用提升电压的方式来提高充电功率，这就是QC2.0。小米3/4均采用了QC2.0协议。高通QC2.0将充电电压从5V直接提升至9V/12V/20V，20V电压主要是为笔记本准备的。所以当电流为2A时，充电功率便达到了18W，而当12V电压时，电流只有1.5A，有效降低了电流。^[9]

此时OPPO则走向了高通相反的路，即低电压大电流。既然普通线材承受不了这么大电流，所以OPPO直接从充电头到数据线彻底进行了改造。将普通Micro USB中的触点增加至7个，充电头也整合了IC电路等。打造从适配器到接口再到手机的全端式五重防护技术，初代VOOC闪充便直接来到了5V/5A（即功率达到25W），优点是充电时手机发热小，充电效率高，速度快；缺点是成本高，只支持OPPO自家产品兼容性差。^[9]

2015年，高通发布QC3.0，最主要在于加入了INOV最佳电压智能协商算法，200mV为一档设定电压，最低可下探至3.6V，最高电压20V，并且向下兼容QC2.0。2016年，高通发布QC4.0，功率提升至28W，并采用了更精细的INOC算法，幅度从200mV调整至20mV，取消了12V电压档，5V最大可输出5.6A，9V最大可输出3A。尤为重要是，高通开始支持USB PD（2.0）协议，但是不兼容QC3.0和QC2.0。这时虽然市面上已经充斥了各种快充协议，如高通QC、联发科PE、OPPO VOOC以及华为、三星等自家的协议，且Type-C接口已经普及，但是这些协议之间互不兼容，所以这时USB IF再次被应用。USB IF发布了基于USB 3.1中Type-C接口的USB Power Delivery（简称USB PD）的充电标准，最高可以提供100W（20V/5A）的充电功率，旨在统一便携移动设备的充电标准。^[9]

2017年的USB PD3.0兼容了高通QC4.0/3.0，OPPO VOOC、华为FCP/SCP等，并且覆盖了高压低电流和低压高电流，电压输出范围为3V-20V，电压调节幅度为20mV，电流档位为1.5A、2A、3A、5A。2017年高通发布QC4.0+，改进了双电源管理IC、智能热平衡、先进安全特性等。同时，兼容USB PD 3.0（PPS）协议以及向下兼容PD2.0、QC3.0、QC2.0等。PD3.0协议的出现，意味着制定了一套标准，所有快充都要遵循这套标准，OPPO VOOC闪充同样不例外。^[9]

早在智能手机兴起之初，包括诺基亚、微软、三星等厂商就曾在旗下部分机型上提供了这一功能。并且差不多是在同一时期，初代的Qi无线充电标准就已形成。全球首款支持无线充电的机型Palm Pre，但在此后相当长的一段时间里，无线充电功能都未普及。由于其充电功率初期最高仅有5W，随后提升至7.5W、10W，但与当时的手机电池容量相比，并不成比例。直到2017年，随着苹果的iPhone X和iPhone 8系列机型亮相，手机上的无线充电功能可以说是才真正引发了大量用户的关注。与之相对应的，则是此时的Qi无线充电标准止步不前，但也正是在这个时候，关于无线快充技术的竞争逐步拉开了帷幕。^[10]

在日前WPC公布的Qi2规范中，其在向下兼容Qi规范的同时，还加入了对MPP（Magnetic Power Profile，磁功率充电）协议的支持，虽然其所有的认证规格都必须集成鉴权验证，但由于无需再遵守“发射线圈参考类型”，因此也大幅提升了产品设计的自由度。换而言之，就是厂商可以根据自己的需要来自行设计线圈，而不再受到公版的约束。总体来说，Qi2无疑是为普及中高功率无线充电而生，其工作在360kHz频率上，并在Qi1.3的基础上新增了55种数据包，可支持功率传输前的异物检测，同时还加入了对反向充电的支持。^[10]

截至2020年，GaN材料主要应用于射频与功率器件领域，随着5G的发展，射频器件需求增大，氮化镓市场随之扩张。氮化镓半导体材料被称为第三代半导体材料，它具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性。^[11]在中国市场，氮化镓充电器行业经历了三个发展阶段，第一阶段为2013-2017年，此时为萌芽期，氮化镓技术在消费电子领域的世纪应用尚处于探索阶段；第二阶段为2018-2019年，此时为扩张期，氮化镓充电器开始进入消费市场，但高成本导致高售价，氮化镓充电器尚未得到大规模应用；第三阶段为2020年之间，此时为发展期，大型手机厂商不再赠送充电器，为第三方氮化镓充电器厂商提供了广阔的快充市场，氮化镓充电器渗透率不断提高。^[21]

随着充电/数据接口以及充电技术的快速迭代，当前智能终端市场形成了以USB-C接口为主，多种接口及充电技术并存的格局。^[12]大量设备闲置，充电器成电子垃圾“重灾区”，下一步将促进充电接口及技术融合统一，提高电器电子产品回收利用率，着力推动消费电子产业高质量发展。^[22]

截至2023年，市面上大多数游戏笔记本还搭配的是传统的电源适配器，而多数轻薄笔记本则升级为DP充电器。对于笔记本电脑的充电器而言，PD快充协议与USB-C形态接口恰好可以弥补传统充电器（即电源适配器）的不足，解决厚重与大体积问题。PD是2022年左右较为通用的快充协议标准，支持电压5V-20V、电流1.5A-5A等，最高20V5A100W的快充功率。USB PD全称USB Power Delivery，是由权威组织 USB-IF推出的一种快充协议标准，旨在一统快速充电技术规范，并且得到了各家科技巨头的支持，USB PD快充协议基于USB-C充电接口开发，所以二者相辅相成，迅速在市面上得到了普及。^[23]

对于智能手表的充电器而言，现在的智能手表普遍并不具备一个统一的、可以在不同品牌、不同型号间兼容的充电标准。因此每一款不同型号的智能手表，都需要完全重新设计的不同充电器。很多时候智能手表的“充电设计”，都需要让位于传感器、电池，甚至是佩戴舒适度的设计。由于智能手表底部普遍设置有心率、心电等传感器，并且它们工作时需要紧贴皮肤，所以智能手表的底部往往都是凸起的。而这种凸起的形状，就会直接造成其与绝大多数“标准”无线充电器的不兼容。绝大多数智能手表包装里附带的有线触点充电器或无线充电板，多半采用了严格贴合对应型号底部曲面形状的特殊造型。^[24]例如Apple Watch Ultra配套充电器输入端为USB-C端口，可适配市面主流的充电器。无线磁吸充电区域中间为凹陷设计，更好贴合表背，无线充电的电力传输效率并不高。^[25]

对于TWS无线蓝牙耳机而言，有充电功能的是用于收纳的耳机仓。由于耳机仓设计比较精致，体积较小，导致电池容量不高，苹果在Airpods二代的耳机充电仓中新增无线充电功能，实现无线蓝牙+无线充电的“真无线”功能，使用体验更好，被认为是TWS耳机的终极形态。TWS蓝牙耳机充电盒经常使用的电池有两大类，聚合物电池和圆柱电池，最为常见的是锂离子聚合物电池。根据TWS充电盒中的金属触点数量，可分为2根、3根、5根等。^[26]

对于数码相机而言，充电器的核心部分，一个小方盒子，正面是四通道充电指示器，指示每个通道充电的情况，侧面有塑料的卡扣，辅助固定，中间有金属触点，用于供电和通讯。充电器的顶部有一个Type-C输入接口，旁边有一个固定卡扣。^[27]

可分为有线充电器和无线充电器。^[14]

从应用方式来看，无线充电实际上只是省去了充电线材插入设备接口的部分，手机仍需与无线充电底座保持接触，而且相对体积较小的线缆接口，无线充电底座的体积显然更大，而且也必须用线材与电源连接。而在技术层面，由于需要用到线圈和整流滤波电路等方案，因此在充电效率上无法超越有线充电。截至2023年11月底，无线充电的转换效率大多在65%至75%之间，与有线快充最高可达95%相比差距极大。再加上转换过程中被浪费的电能会被转换为热能，由此也带来了散热方面的问题，导致高功率无线快充适配器必须配备高效的主动式散热系统，进一步引发工作噪音等缺陷。所以对于大多数用户来说，更具实用价值的显然还是有线快充这种方式，与无线充电方式相比，充电功率更大，充电时间更短。^[14]

可分为智能手表充电器、平板电脑充电器、无线耳机充电器、笔记本电脑充电器、手机充电器、数码相机充电器等。^[1]

笔记本电脑充电器：截至2023年，笔记本电脑的充电器类型与其供电功率需求相关。具体来说，对于供电功率需求较高的游戏笔记本多采用传统的直流电源适配器，而多数对供电功率需求较低的轻薄笔记本电脑其充电器的体型则更为小巧，如氮化镓充电器。^[28][29]

手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流限压限时等控制电路构成。原装充电器（指线充）上所标注的输出参数，比如输出4.4V/1A、输出5.9V/400mA等，就是指内部稳压电源的相关参数。^[1]充电数据线主要有四种接口，USB A型接口、Type-C型接口，Micro-B型接口，以及Lightning型接口。其中，USB A型接口是连接充电器输出端的最常用接口；^[30]从 2015 年下半年起，几乎所有的 Android 厂商都会在自家的高端智能手机中采用 Type-C 接口，^[31]这种接口的充电线有着更加快速的传输速度以及强劲的电力传输，Type-C接口正面和反面都可以插入手机，使用起来更加的方便；^[32]Lightning接口是用于苹果手机的接口，与Type-C接口一样，都可以正反两面插入手机。^[33]现在已出现兼容SCP、PD、PPS、QC、UFCS充电协议的手机、平板、笔记本电脑、手表、耳机等设备充电的充电器，设备充电功率大小与其支持的充电策略（充电协议、功率限制、线缆）有关。^[34]

数码相机充电器除了标准充电器外，还包括支持连续长时间拍摄的交流电适配器套装和车载电池充电器等。^[35]大陆地区销售的数码产品的充电器或电源适配器大致有两种：一种仅针对国内市电设计，支持220V电源；另一种则采用宽电压设计，支持100V〜240V.50Hz/60Hz的电源输入。^[36]

可分为镍镉电池充电器、镍氢电池充电器、锂离子电池充电器、便携式电子设备锂离子电池充电器、锂离子电池保护电路多功能充电器。^[1]

VOOC闪充是OPPO公司独立自主研发的快速充电技术，申请有18项专利，将充电速度提升了4倍以上，比其他快充技术要快50%。并有从适配器到接口到手机内部的全端式智能五级防护（第一级：适配器过载保护、第二级：闪充条件鉴定保护、第三级院接口过载保护、第四级：电池过载保护、第五级：电池熔丝保护），是一种安全可靠的手机快速充电技术解决方案。与其他提升电压的技术不同，OPPO采用了5V大电流输出，从而提升了电池充电速度。受益于MCU对电流的精准调节，VOOC实现了分段恒流和分挡技术，充电电量转化效率高达95%。采用VOOC的快充技术，在30分钟时间内可以将3000mAh的电池充满75%，10分钟的充电时间足以保证2h的通话电量。VOOC快充电技术最大的缺点是只适用于OPPO—家的产品，兼容性较差。^[15]

为了实现手机电池的大电流充电，OPPO闪充向上游供应商定制了有关IC器件（包括专门的充电适配器、电池、数据线、电路和接口），以确保手机电池的大电流充电。充电适配器中的MCU芯片用于取代传统的充电控制电路，智能MCU电池充电管理芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。如果支持，充电器将会输出大电流为电池实现快速充电;如果检测到不支持快速充电就不支持快速充电，会自动工作于慢速充电工作方式。^[15]

2022年MWC世界移动通信大会（MWC 2022）上，OPPO正式发布了240W超级闪充技术、长寿版150W超级闪充技术和OPPO 5G CPE T2等新技术，带来了手机充电与5G的新革命。面对5G万物互融时代用户对充电效率的不断升级的要求，OPPO在领先的闪充架构基础上进行了极限探索，推出240W超级闪充，充电效率再创新高：最高可支持24V/10A充电，9分钟左右即可将等效4500mA时电池能量的手机最高充至100%。OPPO还同时发布了长寿版150W超级闪充，沿用OPPO电荷泵直充技术，5分钟即可将等效4500mA时电池容量的手机从1%最高充至50%，最快15分钟充至100%。长寿版150W超级闪充在提升快速充电功率的同时，搭载OPPO自研的电池健康引擎，帮助手机在满充满放循环1600次后，电池还能拥有80%容量，使电池的寿命达到行业标准的两倍，有效保护电池健康。为了保障高功率充电的安全性，长寿版150W超级闪充还配备13个温度传感器实时监控充电状态，采用熔断式过压保护电路，保障全链路充电安全；线缆通过128位高强度硬件加密，杜绝安全隐患。^[37]

高通的Quick Charge技术是专为配备Qualcomm骁龙处理器的终端而研发的新一代快速充电技术。^[16]Quick Charge 1.0于2013年初推出，Quick Charge 1.0是骁龙移动处理器电源管理功能的一部分功能，最高充电功率支持10W，即在5V的充电电压下，最大充电电流可以高达2A，一款使用高通快速充电Quick Charge 1.0技术的手机充电速度比没有快速充电功能的手机充电速度要快40%。快速充电Quick Charge 1.0是一种集成解决方案（是电源管理集成电路PMIC的一部分），是一个独立于USB连接器的解决方案。任何手机或平板电脑的充电端口都可以通过快速充电Quick Charge 1.0实现对电池的快速充电。^[15]

2014年初，高通公司推出了Quick Charge 2.0快速充电技术，将最大充电功率提高到36W，分为A级和B级两种标准，其中A级标准适用于智能手机、平板电脑以及其它便携式电子设备，Quick Charge 2.0A级标准规定的最大充电电流为3A，如果在5V的情况下，充电功率为15W。配合使用9V/1.67A充电器，充电效率比传统5V/1A快将近75%。另外，Quick Charge 2.0 还支持5V、9V、12V和20V四种电压，从而提升充电功率。这意味着一部高电压充电器可以适配更多设备，100%兼容今天的充电技术。^[15]

2015年9月16日高通公司发布适用于手机的快速充电技术Quick Charge 3.0，首次采用高通公司开发的全新最佳电压智能协商（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV）算法的快速充电技术，充电效率比Quick Charge 2.0高38%。同时还采取了额外的措施来保护电池的充电循环寿命。另外，Quick Charge 3.0可以使用高通的最新和先进的并行充电配置技术。相对Quick Charge 2.0，Quick Charge 3.0 能够提高充电速度最高达27%，功率损耗降低45%，一台普通的智能手机从零电量充电到80%的电量，Quick Charge2.0技术需要90分钟，Quick Charge 3.0技术仅需要35分钟，不仅充电效率得到提升，而且还可以延长手机电池的使用寿命。A类和B类配件之间的区别是最大电压。A类和B类的适配器的额定电压分别为5V、9V和12V，B类电池充电适配器更进一步，高达20V。B类的电池充电适配器可以提供更大的充电功率，可以为笔记本电脑充电。^[15]

QC快充技术从QC2.0、QC3.0，一直升级到了最新的QC4、QC5。其中QC5支持高达100W的充电功率。^[38]高通宣称，这项新标准可以在5分钟内将4500mA时的电池从0充到50%，并在15分钟内充到100%。^[39]

联发科技的快速充电技术Pump Express内置于电源管理集成电路（PMIC）。允许充电器根据充电电流决定充电所需的初始电压，由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的VBUS传送给充电器，充电器根据这个指令调整输出电压，电压逐渐增加至高达5V，达到最大充电电流。PumpExpress目前有两种技术规格，一是输出功率小于10W的Pump Express，一种是输出功率大于15W的Pump Express Plus（PE+）。配合联发科技的快充方式无需用到USB的数据通讯口，线路简洁，架构和目前传统的USB充电器几乎一样，成本提高也较低，电源设计原理一样，很适合在中低端手机中进行推广使用。^[15]

2014年2月27日在台湾新竹联发科技公司发布了用于智能手机和平板电脑的Pump Express快速充电技术。联发科技的快速充电技术和移动设备的电源管理集成电路（PMIC）和相应的直流壁式充电器一起使用，使用联发科技的Pump Express快速移动设备电池充电技术可以相对传统的USB充电器缩短一半的充电时间。联发科技的Pump Express快充技术分A、B两个版本，A版支持Pump Express Plus，B版支持Pump Express。联发科技公司的Pump Express手机快速充电技术可以在30分钟的时间内为电池充75%的电量。Pump Express可以用于输出功率高达10W（5V）的充电应用场合，而Pump Express Plus可以用于不低于24W（12V）手机快速充电应用场合，兼容现有的USB接口。Pump Express Plus充电器提供的输出功率大于15W，其差别为受控输出电压增加了12V、9V和7V三个档位。^[15]

在2014年一季度联发科推出了Pump Express+手机快充电技术，单路最大充电电流3A、主从充电电流为4.5A、充电效率90%，采用单向VBUS通信、充电电压分别为5V、7V、9V、12V，可以在35分钟时间内为手机电池充足75%的电量。2015年第3季度推出了Pump Express+2.0快速充电技术，单路最大充电电流3A、主从充电电流为4.5A、充电效率92%，采用单向VBUS通信、充电电压分别为5～20V，可以在30分钟时间内为手机电池充足75%的电量。2016年第3季度联发科技推出了Pump Express3.0快速充电技术，单路最大充电电流为5A+、充电效率95%+，采用双向Type-CVDM通信，可以在20分钟时间内为手机电池充足75%的电量，且有20余种保护功能（例如OVP、OCP、热保护、看门狗、定时器、阻抗检测等）。Pump Express+2.0和Pump Express3.0将会在市场上共存，Pump Express+2.0用于Micro-B/type-C连接器的应用场合，价位低。Pump Express 3.0用于type-C连接器和较高充电电流的应用场合。^[15]

华为的SCP快充协议的全称是Super Charge Protocol，而FCP快充协议的全称则是Fast Charge Protocol。早期华为采用的是FCP快充协议，具备高压低电流的特点，比如早期的9V2A的18W，曾在华为Mate8手机上使用。后续则升级为SCP协议，以高电流的形式实现快充。^[40]后来在这一协议的基础上，华为又增加了电荷泵技术，将充电电压降到5V左右，同时将电流从4A提升到8A，也就实现了40W的超级快充。此外，在华为Mate X上也出现过65W的超级快充，实际上也是和OPPO的思路一样就是双电池充电，但是不同的是每块电池用的是电磁隔离的来达到实际60W充电速度。^[41]

FlashCharge指的是vivo采用的快充技术，该技术目前主要应用于iQOO手机和vivo手机中。这是vivo品牌手机采用的一种大功率快充技术，与其他快充技术一样，通过更高的充电功率实现较短的充电时间，由于在芯片端采用的是独家的协议，因此无法在其他品牌或不支持该快充技术的充电头、手机中使用。在早些时候发布的iQOO7以及iQOO8系列、iQOO9系列都已经搭载了120W的FlashCharge闪充，这也是智能手机领域最快的充电技术之一。^[41]

MI ChargeTurbo闪充技术是小米为米系手机推出的，适用于小米与红米手机。与其它私有协议一样，同样是需要使用原装充电器和数据线才能实现最佳的快充效果，值得注意的是，因为小米的快充数据线采用了魔改方案，所以只有小米原装数据线才支持小米的高功率快充，例如目前小米MIX4与小米12 Pro使用的120W极速闪充。^[41]

不同数码产品的充电器在结构上大同小异，本文以5V手机有线充电器为例，其主要结构包含变压电路、整流电路、滤波电路以及电压调节电路。^[42][43]

变压电路：对于数码产品的充电器来说，变压器是非常重要的电路。要知道绝大多数家庭中的电压较高，无法为手机直接充电，例如需要将220V的交流电转换为5V的直流电，这就首先需要变压电路来完成降压。^[42][43]

整流电路：利用二极管的单向导电性，整流电路可以将交流电压转换成单方向的脉动电压，经过整流电路处理后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。^[44]

滤波电路：由于整流电路输出的并不是真正的直流，而是有振荡且波纹系数非常高的脉动输出，很容易损坏充电设备，所以需要使用平滑电容器，将这种高纹波脉动的直流输出转换为适当的直流输出。^[42][43]

电压调节电路：从滤波电路输出的电压可能并不是手机需要的充电电压，并且输出仍然存在少量振荡，所以需要通过电压调节电路进行处理，从而获得更高品质的直流电源。^[42][43]

智能手机电池的核心仍是锂离子，普遍的电池容量在3000mAh上下，普通5V/1A的充电器充满电池需要3～4小时，快充技术能将时间压缩到1小时左右，大大提高了效率。从物理学角度看，充电功率等于电压与电流的乘积。在电池电量一定的情况，功率大小标志着充电速度的快慢，当前缩短充电时间的方式主要有以下三种：^[45]

电流恒定、增大电压：普通充电器电流维持在1A的条件下，将220V电压降至5V充电器电压，5V充电器电压再降到4.2V电池电压。当增大电压至9V时，理论上可以将充电时间压缩到50%，但缺点是会导致充电器、手机发热，损害电池。^[45]

电压恒定、增大电流：该技术在恒定的低电压条件下，通过增加多条并联电路，提高电流总和值。电路并联分流之后，每部分模块承担的子功率并不大，可以很好地控制电路散热，避免手机发烫。^[45]

电压、电流均提高：这种同时增大电流与电压的方式，虽然能带来可观的充电速度的提升，但电路热能损耗和寿命缩短也同样是大问题，该技术还需要进一步发展。^[45]

电磁感应无线充电——传输距离太短 

随着手机等小型电子产品的普及以及德州仪器、飞利浦、三星、东芝等公司的推动，电磁感应充电技术成为目前手机等小型电子产品行业应用最为广泛的无线充电技术。 ^[5]通过发射端线圈产生的变化磁场，使得设备端线圈产生感应电流以实现充电。^[4]

这个充电系统主要由两个线圈组成：初级线圈和次级线圈。首先，给初级线圈通以一定频率的交流电，由于电磁感应的作用，在次级线圈中会产生一定的电流，因此能量就从传输端转移到了接收端。将这个原理应用到手机上，则是充电底座内存在一个初级线圈，手机终端内置次级线圈。当手机与充电座靠近，基于电磁感应，在手机接收线圈就会中产生一定的电流，就可以在没有充电线的状态下对手机进行充电了。但是，电磁感应无线充电技术受限于传输距离，有效充电距离只有10毫米，并且如果两个线圈位置没有对准，也很可能会出现问题。^[5]

磁共振无线充电——传输距离长、供电效率高，但需要调频 

磁共振无线充电是将铜制线圈作为电磁共振器，传送方送出特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方。使用这种充电方式需要两个装置：能量发送装置和能量接收装置。而实现能量传输的条件就是这两个装置需调整到相同频率。比如两个线圈作为共振器，发射端以10MHz频率振动向周围发散出电磁场，而接受端需要同样以10MHz频率振动，才能实现能量传输。磁振器是由小电容并联或串联而成的大电感线圈组成。相比于电磁感应，磁共振无线充电的传输距离更长、供电效率更高，并且支持一对多的供电方式。但是，这种方式难点在于如何调频使两个电路获得相同的频率。^[5]

无线电波输电——传输距离可达10米，但效率低 

通过无线电波输电的原理是将电磁波转换为电流，再通过电路传输电流。无线电波输电系统主要由微波发射装置和微波接收装置组成。微波发射装置发射无线电波，微波接收装置捕捉无线电波能量，并随负载做出调整，得到稳定的直流电。理论上，这种无线充电方式传输距离相比电磁感应方式以及磁共振方式都远，可达10米以上；而且也可以实现自动随时随地充电。但是，这种方式的传输效率比较低。^[5]