重要常识!智慧型手机到底该怎么充电?(图)


智慧型手机

手机来说,电池一直都是一个重要的配件。到了智慧型手机时代,手机耗电大幅提升,电池科技却没有跟上,如何善用电池及延长它的寿命,变成大家急欲寻求的解答。

有时候越是流行的东西,在网路上,反而会充斥太多似是而非的文章。专业人士忙着赚钱,也懒得去和一般人解释。

推文回答推久了会有点烦,所以虽然我不是EE背景,就让我这个在手机厂打工的工程师班门弄斧一下吧。

一、原理:

太深的东西这边就不提了,但是还是来轻描淡写一下。

首先,在2012年的现在,基本上所有的手机所使用的都是锂离子电池,其中绝大多数使用锂聚合物。(一般我们说锂电其实并不精确,因为严格来说锂电是指一次性的锂电池,不过…就算了吧)

其原理,简而言之,就是靠锂离子在正负极之间的移动来工作。放电时,锂离子离开负极,进入正极,产生电流。充电时,由于我们外流加上的电池,强制锂离子反向移动,从正极移到负极,还原成可以再度放电的状态。

二、电压:

和一般人直观的想法可能稍有不同,和插头或电源供应器不一样,基本上只要是电池,其电压并不会是固定的,它必定随着不断放电,而造成从最高电压慢慢的降低,直到无法再提供足够的电压和电流。

手机用的锂离子电池,其工作范定义为3.2V~4.2V。基本上不管电池上标示3.7V,3.8V,4.2V,实际上手机电池在电压上并没有什么区别。下次看到同厂牌,标示不同电压的手机电池(ex.EVO3D&Sensation),只要容量相差不远,接头相同,事实上应该都是可交换的。

如果标示4.2V,意味是标示锂离子电池的最高电压。如果标示3.7V或3.8V,则代表它标示的是所谓的名义(Nominal)电压。大多数充电电池标示的电压都是所谓名义电压,例如说AA镍氢电池的1.2,汽车铅酸电池的12V,还有锂离子电池的3.7V。这个名义电压主要的用途是用来计算电力的,对于放电曲线是接近线性的充电电池来说,这是它的中点电压。

3.7V刚好是3.2V和4.2V的中点。所以同理,AA镍氢工作电压约为1.0V-1.4V,汽车铅酸电池约为10V-14V。

锂离子电池是绝对禁止过充和过放的,一旦充电超过4.2V,会使得电池产生不可逆的结晶体,减少其寿命和电量。其状况严重者,也就是平常看到电池胀大的状况。此时,最好是停止使用此颗电池,因为结晶若刺穿电池的薄膜,会有短路、烧毁、甚至爆炸的危险性存在。

而放电到低于3.0V的时候,同样会对电池造成不可恢復的损害,大幅降低电池的可用电量及寿命。

三、电量:

电池的电量大多是以mAh或Wh来标示的。顾名思义就是mA(毫安培)xh(小时)或Watt(瓦特)xh(小时)。

这个容量怎么计算的呢?其实就是电流和时间的积分。

如果一颗锂离子电池,以50mA放电可以使用30个小时,那么这个电池的电量为50mAx30h=1500mAh,换算成Wh就是1.5mAh*3.7V(NominalVotage)=5.55Wh。

过去在feature phone的时代,多半以电池目前的电压,加上放电曲线,来推估电池剩余的百分比。不过这有一个问题就是,因为电压根据温度还有目前充/放电的情形不同,上下跳动的程度非常大,所以也就非常地不准。

再者,电池有老化的问题,电量是会随时间递减的。所以现代的手机会在电池上(ex.HTC)或手机上(ex.Sony Ericsson),放置一颗GaugeIC(流量统计及充电控制IC)。当你充电或放电时,这颗IC会统计流经的电流量,以便提供更精确稳定的电量数据。

四、寿命:

通常以充放次数(cycle)来计算。

一般而言,如果一颗电池宣称它有500次充放的寿命,代表它经过500个(cycle)之后,还能储存到原本一半以上的电量。

所谓的cycle,并不是说你拿去充电一次就算一次,而是以完全充放一次来计算。以手机为例,就是从4.2V,用到3.2V,然后再充到4.2V,这样算是一次(1cycle)。

也就是说,如果你今天用到50%,再拿回去充到100%,只进行了一半的循环,那这样并不算一次,而只是0.5个cycle。

锂离子电池电敢号称自己无记忆效应,只要不要过充和过放,长充长放和短充短放,对寿命的影响差异甚微。

五、充电:

有别于铅酸及镍氢都会提高至16V/1.6V,超过其工作电压的高压来提高充电速度,由于锂离子电池是不可过充的,所以一般都是固定用4.2V去供电。

至于充电的来源,现在主流都是USB充电,所以可以用电脑的USB搭配传输线,或用AC(插座)转USB的旅充来充电。外部的5V直流,经过充电电路降压至4.2V后,再对电池充电。

很多人搞不懂充电电流的意义,基本上充电电流要分成三个部份来看。

1来源的电流:如果用电脑USB充电,其电流限制为500mA,这是USB的规范。如果是AC转5V,通常看到的种类有500mA,1000mA,2000mA三种。

2充电电路的限流:传统上锂离子安全的充电电流为1C。也就是说,如果1500mAh的电池,安全充电电流上限为1.5A。因此,不能有多少就吃多少,必须在供电电路上限流。以小型的feature phone,电池约在700-900mAh,通常限流为500mA。目前主流的smart phone,其容量为1200mAh至1900mAh,厂商一般将手机端限流定在1A。而平板电脑,例如说iPad等,其电池至少为3000~4000mAh起跳,所以一般限流为2A。

3压差:固定4.2V的充电方式,自然而然产生了「先快后慢」的充电效果。充电端加上4.2V,0%时4.2V和3.2V压差很大,电流自然就可以很大。等充了到一定成数之后,电压差越来越少,电流自然就会往下慢慢掉。最后等到电压电压达到4.2V,无电位差的情形自然充电电流就成为0,电池也就充饱了。

六、充电器和充电线的选择:

因为这是比较大的问题,所以特地独立一段出来。

一言以蔽之,就是要选择品质稳定、电流充足的充电器。由于前段所述,充电电路会有限制的关系,所以使用规格超过原厂电流的充电器是没有关系的。

就算拿平板电脑用的旅充来充手机,手机充其量也只会用1A的速度来充电。而且事实上,由于平板电脑用的旅充工作电流更大,如果不计较大小,它的电流电压稳定度、以及效率还可能会比一般手机用的旅充插头要好。

(当然,如果手机不幸短路、故障烧掉,限流1A还是会比2A烧得慢一点,不过一旦烧掉可能就没什么差了。)

一般来说,原厂旅充和原厂线是不会有什么问题的。如果有必要选择副厂(不同地方使用或车用)厂品,务必要小心选择。不符标示的旅充车充,在市面上非常多。贪小便宜的结果,往往是用得很不开心。USB线也是一般人容易忽略的地方,由于USB主要的功能是传输资讯,事实上很多的USB线,其5V的铜线粗细,并不足以承受1A甚至2A的电流。电阻过大造成充电电流不足事小,如果发热烧毁造成危险,就绝对是因小失大了!

如何确定电流充足呢?除了观看电流的程式来监控以外,由前几段,你应该对电量和充电有一定的概念。以1500mAh的电池,1A充电,再考虑超过80%~90%时充电速度变慢的情形,大约二个小时左右充饱,是合理的情形,代表电流正常。若充到三小时、甚至四五小时以上,那就很明显有问题了。

当然,如如果边充边用,由于CPU/RAM/萤幕等分走了电流,那自然充电速度就会大幅减少。以现在的手机而言,如果来源只有500mA,你同时使用导航,或玩游戏,那恐怕会充不太进去,甚至还可能会有越充电越少的情形。

一般来说,除非不得已,是不太建议边充边用的,一般来说,一边充,一边重度使用(例如玩3D游戏)将会造成手机急速发热,影响手机和电池的寿命是一则。很多手机电池超过40~45度时,会自动停止充电来保护电池!

(在不会发热的情形下稍微轻度使用,倒是无妨,只是这段时间会充得比较慢)

特别要注意的一点!!:手机和平板,为了怕从来源,如电脑,抽取过量的电流,所以必须是它能辨识的充电器,才会开放1A甚至2A的供电。否则,一般都是固定在500mA最安全的电流量。通常是将USB的D+D-短路(HTC),或加上一定的阻抗使其在特殊的电压值(Apple)。故除了选择品质稳定,电流充足的充电器以外,务必注意手机是否能正确辨识此充电器,否则可能会空有1A或2A的标示规格,你却只用得到500mA。

还有一个可能大家都有经验的东西,就是有时候插上插头,手机的萤幕就变得很难操作。这是因为电容触控萤幕对微小的电流杂讯非常敏感,但因为你的旅充供应的电流杂讯过大,就会造成触控的反应整个乱掉。基本上是不需要担心因为这个问题影响手机的寿命,但是的确很讨厌。解决之道还是使用稳定的充电器,不过有些手机若设计不良,电源的电磁幅射隔离不佳,也有可能连原厂充电器也会发生这样的问题,只是程度差别,那就没办法了。

七、FAQ:

一些杂项,用FAQ来呈现好了。

1电池怕潮湿和热吗?

是的,由于电池都有保护电路等IC电子零件,它是很怕潮湿的。而由于电池充放电是化学反应,过冷和过热都有可能对电池造成损坏。

过热的问题,则建议尽量避免在天热时,长时间使用手机,甚至边充边用。

(夏天导航的时候手机都会超热,很伤…老婆叫我下次帮它做个小伞XD)

2为什么电池上的贴纸变红了?

现在很多电池都有一张一次性变色泡水指示贴纸,若它变成粉红色(碰到水或湿气),那就建议不要继续使用。

3电池为什么会膨胀?还可以用吗?

电池里面因为过度充电而产生了结晶的状况。请避免使用,以免有短路爆炸的危险。

4第一次用要充满八小时?

错,这是镍氢时代的老旧知识。请参考(五、充电)的(压差)小节,充饱之后电流就是0,不会再充进去,没必要把它放八小时十二小时。若觉得电池没有活化到最大电量,使用几个cycle即可。

5用座充会比较好吗?

错,这同样是镍氢时代的产物。旅充电流较大,座充较小,以前镍氢电池用大电流充电会减损它的寿命,座充会比较好。锂离子电池在一般旅充1A=不到0.7C充电下是不会影响什么寿命的。

目前一般电信行附的座充通常非常非常便宜,电流可能只有350mA。1500/350=4.29,充电可能要四、五个小时等到天荒地老不说,如果它的电压不准(很常发生),难保不会有充不饱(还好)和过充(严重!!)的问题。(镍氢可以超压充电,过充一小段时间无妨)

6把电池用到光是不是对电池很伤?

其实还好。虽然说锂电放到3.0V以下就会有问题,不过因为正常的电路3.3V或3.2V就会强制断电,甚至有些手机在无人使用的状况下,还有3%~5%的电量就断电了。况且断电之后,除非说因为当机无法关闭或机器本身设计有问题而漏电。一般来说,现在的手机关机耗费的电力为微安培等级。就算放着不管,也要很久才会把你的电池放到坏掉。

所以如果一时忘记充电,也不用自己吓自己,就赶快拿去充电就好了。

7有需要关机充电吗?

边用边充是不太好,不过应该不用关机充电那么偏执。就算关机充电,其实现在的smart phone也是会再做(开机)的动作,只是可能开到boot loader就停住,没有开到OS。充电的速度和手机耗电的幅度,其实和你手动按电源键关闭手机萤幕后相差无几。

再说,关了机不就接不到电话了。

8到底要用到快完再充,还是要常常充饱,电池寿命才长?

其实现在锂电技术进步,原厂电池的寿命和品质都有一定的保证,怎么充电其实不是很重要。一定要说的话,由于电池的寿命是cycle数,所以尽量减少手机的耗电才是延长寿命的唯一方法。用越少,就充越少,电池寿命就越长。

所以怎么充?如果都正常在使用,高兴的时候充即可。

9电池不用的时候到底怎么储存比较好?

一般建议是充到50%~60%后,拔出机器外存放,而后至少每半年检查一次。

为什么不充到满的原因是,电池长期(几个月)处于满电的状况,也可能会有少量结晶化的状况出现(有够麻烦,对吧)。如果有正常使用是不需要太担心这个问题,原厂电池一般结晶化抑剂得都不错了。

10觉得电池的电量百分比很不准?

电池的电量是靠IC记录后,程式计算而得的。如果很久没有用到快完再充饱,那有可能它无法反应目前真实的电量。此时将电池充满、用到光、再充满(1 full cycle),就可以有校正电量的效果。

不过要注意的事,由于是由程式计算,如果有两颗以上的电池在更换,通常就必须预期电量一定不准。因为两颗电池状况不同,无法得到真实有意义的数字。

(以Sony Ericsson的手机来说,只要一拆电池,系统的流量统计就会直接被清掉。必须经过full cycle后才能校正回来。)

11用行动电源好还是两颗电池好?

这大概是习惯的问题。我个人支持行动电源,除了电量计算较不准的问题外,电池就算不用也会随时间慢慢老化。现在电池使用寿命都还不错,一颗电池对很多人就够用了,两颗电池相对来说其实比较不经济。当然,如果手机非常耗电,常常没电,无法固定充电,又不想接尿袋,那当然还是要多买一颗电池啰。

12原厂电池好贵,副厂电池好吗?

当然不好。

只要是手机大厂,原厂电池必定有经过一定的认证过程,有比较好的品质保证。

副厂电池的缺点列举如下:

电量标示灌水:很多来路不明的副厂电池,电量都标假的,电量远不如原厂。

品质差:许多为中国小厂生厂,除了电量、寿命也差,还容易膨胀。

安全没有保障:很多来路不明副厂电池,拆开来,看不到任何保护装置,保护电路也有问题,你敢用吗?

相容性不明:前面说过,现在的电池上多半有放IC。若像是Sony Ericsson只是单纯读取电压及温度的one-wireIC还好。HTC的电池都搭载I2C(一种界面规格)的晶片,若搭配晶片若品质不佳的副厂电池,有可能发生几种情况:a.读不到电池ID,手机拒绝开机。b.使用中读不到电量,强制关机。c.I2C不稳,影响系统,最糟有可能导致手机当机。(以前也有遇过所谓「相容」的电池,一旦过放电低于3.1V,晶片就当机锁死的状况,放入手机无法充电,必须要直接对正负极强制充电才能救回的状况。)

若一定要买,就挑口碑比较好的牌子吧。这边就不帮忙建议了。

13Sony Ericsson手机会自动关机(或任何一种怪怪的),但是只有用副厂电池会,原厂不会?

请参阅问题12。

14有些原厂电池卖得比神脑(台哥大、远传、etc…)便宜耶,那是什么?

有些人说是散装,不无可能,不过事实上,有些价格太离谱了,我觉得比较大的比例根本是骗人的假货。(我可不是说比较贵的就一定真,基本上我相信的是官方通路。)

在这个连USB随身碟容量都可以有假的的年代,这种不晓得从哪边来的(原厂)电池,我是不敢买啦。

如果一定要挑便宜,就真的还不如挑比较有信誉的副厂电池。

15为什么充电的时候触控会乱跳?

充电电流杂讯对触控萤幕的干扰。参见本文第六大项的最后一部份。



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