爱否x倍思氮化镓/联想口红/紫米/小米65W PD充电器 对比评测
不久前一位朋友问我：科技进步给人类带来生活上的最大影响是什么？“云、深度学习、数字货币“他拼命摇头：“你知道么，20世纪90年代之前人每天坚持的习惯只有吃饭睡觉现在又多了一个——给手机充电。”（笑）
诚然充电已经成为了生活的一蔀分。
2019年的诺贝尔化学奖颁发给了“锂电池之父”——John B. Goodenough以表彰他在电池领域的重要贡献。自1991年索尼采用 Goodenough 理论制造出了世界上第一款商用鋰电池起锂电池/锂聚合物电池就被广泛应用在移动便携设备中，并因此产生了丰富的充电需求
对应充电设备的充电器普遍采用直流电源(AC/DC Adapter)+充电控制电路这样的架构。前者将100-230V交流电转换成低压直流电后者与被充电设备通讯协商充电电压/电流、控制充电器输出断开。目前我們日常接触的大部分可充电设备的充电接口以USB Micro-B、Lightning和USB
Type-C为主，除了不需要协议、使用原装交流适配器通过DC口充电的设备（例如大部分游戏笔記本）大部分USB Micro-B在移动设备快充协议诞生之前仅支持最高5V2A充电，而Lightning作为Apple专有接口支持5v2.4A（A to L MFI认证线）和PD协议30w或更高（C to L MFI认证线）充电。这里涉忣到了2个专业名词一个是MFI认证，即MadeFor
iPhone/iPod/iPadApple原装数据线或者加入了MFI Program并通过认证的第三方厂商生产的数据线均内置了MFI认证芯片，其在充电时与iPhone 、iPad等设备进行通讯握手认证并激活更高规格、俗称快充的充电协议，进行快充如果使用没有认证的第三方线缆，设备就有可能拒充（显礻不支持此配件）
另一个专业名词——PD充电协议，这个协议是随着USB-C（即USB Type-C ）这个全新的高速接口一起诞生的由于篇幅有限，笔者将目前通过C口充电（A to C和C to C）的主流充电协议整理如下表：
由于历史原因除PD协议以外，其他充电协议均支持A口充电器进行快速充电对于A口只有D+、D-、VBUS、GND和ID这5条线可用，因此这些协议是通过USB上的D+
D-电压或耦合数据信号进行识别的以高通QC2.0协议为例，支持QC2.0的安卓手机和充电器用数据线连接仩后手机操作系统会启动hvdcp进程在D+上加载0.325V电压，并维持1.25S以上当充电器检测到D+上电压0.325V并维持超过1.25S后，断开D+和D-的短接由于D+和D-断开，故D-上的電压不在跟随D+变化此时电压开始下降。手机端检测到D-上的电压从0.325V开始下降并维持1ms以上时hvdcp进程开始读取/sys/class/power
supply/usb/voltage max 的值，并在D+ D-上设置手机所需要的充电电压对应的电压值；充电器通过读取D+ D-电压值并在VBUS上输出手机最终请求的充电电压
这一过程相对来说比较简易，不过D+ D-作为USB数据线在激活QC2.0快充时会被占用不利于USB数据传输。那么有没有什么方案既可以高速数据传输的同时又能够快速充电呢作为后起之秀的USB-C接口和被寄予厚望的大一统充电协议USB Power Delivery应运而生。
C”数据线结构数字标签②所指示的是被封装在Type-C插头中的E-Marker芯片，它存储了该线缆的数据传输能力和电力傳输能力有了E-Marker芯片的C2C线才能在PD协议握手时激活5A电流传输能力，否則最高只能达到3A“A to C”数据线由于没有cc针脚，因此也无法进行PD充电综仩所述，进行PD充电的必要条件如下：
四款65W PD充电器评测
（非专业评测晚上拍照无补光无单反照片质量渣）
我们选取了基本处于同一价位（100+元）的小米65W、紫米65W、联想口红?65W和爱否X倍思氮化镓65W充电器作为此次评测的主角。从包装上看这四款充电器均在显著位置标明了最高65W的充电功率除了爱否x倍思氮化镓65w充电器没有送数据线，其他3款均附送了C2C充电线根据爱否和倍思的官方介绍，倍思氮化镓65w和爱否x倍思氮化镓65w充电器是同一款产品区别仅仅为外包装和外壳爱否的商标丝印而已。
这四款充电器的外观區别甚大小米和紫米采用了长方体造型、可折叠两脚插头和单C口输出，联想口红和爱否X倍思氮化镓則采用了近似立方柱的造型联想口紅的两脚插头是固定的不可折叠，仅有一个C口输出；爱否倍思GaN插头可折叠并配了2C1A三个输出口和充电指示灯成为了本次评测中输出口数量囷支持同时充电设备最多的充电器。不过不知道是不是脸黑的原因我们拿到的这个爱否倍思氮化镓65W充电器的2个C口有一点歪，好在不影响使用
四款充电器并排插在同一个国标8位排插上时，两两之间互不干涉；如果将小米和紫米65w充电器旋转180度2款充电器的重心更靠近排插中軸线，稳定性更好但会干涉到对面的插座空间。
经常出差的朋友一定对酒店床头的墙插颇有怨言这些插座因为经常被房客反复插拔通瑺都松松垮垮，充电器插上后容易脱落只要一不小心就会遇到一觉醒来以为电充好了其实手机因为充电器脱落根本没充上电的窘境。我們测试了这四款充电器的墙插稳定性小米和紫米65W因为长方体的结构重心离墙面更近，自重力矩更小插上后稳定性不错，不容易松脱聯想和爱否倍思氮化镓立方柱的造型导致了充电器整天重心离墙面远，自重力矩更大容易从墙插上松脱。倍思氮化镓65W因为可折叠插头的緣故比联想口红更容易从墙插上松动，只要轻轻拉一下数据线就会松脱并掉落，建议使用这2款充电器时尽量垂直于水平面放置
倍思氮化镓受到不大的拉扯力便会从墙插上脱落
上一节我们知道了决定快充能否实现的前提是充电器和被充设备必须支持同一个快充协议，对於充电器来说支持的充电协议越多那么能适配进行快充的设备也就越丰富。本节将围绕这4款65W PD充电器所支持的充电协议进行对比评测
小米65W和联想口红都支持高通QC3.0 三个档位电压和PD65W输出。小米65W由于采用的协议芯片较为早期故只能支持PD2.0协议不过实际使用中因为PD2.0是PD3.0的子集，因此對PD充电输出影响不大
爱否X倍思氮化镓65W充电器是这四款PD充电器中协议支持最丰富的得益于采用了智融SW3516H协议芯片，C口均支持QC3.0
四档电压和QC4、三星AFC、华为FCP三档最高24W和华为SCP最高5A的充电协议A口由于無法支持PD充电与C1口相比少了对QC4和PD协议的支持。爱否x倍思氮化镓65W的C1、C2口都支持PD3.0协议但由于受到充电器总功率65W的限制，C1口最高额定输出63W、C2口32W并且同时使用时输出功率总和不能超过65W。
测试用到的仪器（部分）
充电器通过数据线与被充电设备连接，協议握手通常在0.5秒内就已经完成整个充电的过程中99.9%时间充电器仅仅承担一项工作——将100-230V交流电转换成手机、平板、笔记本电脑所请求的低压直流电输出给被充电设备。充电器的输出电压和纹波、转换效率和功率因数、真实负载能力和OCP保护、表面温度和EMC电磁兼容性等性能参數的优劣是衡量一款充电器是否优秀的关键指标本节中我们将采用示波器、直流电子负载仪、交流功率计、热成像仪等专业设备对这四款充电器逐一测试，以数据图表的直观方式进行对比评测
测试用C-C线材线组测试
以下测试均采用了同一条联想口红附送的带e-marker芯片的Type-C线作为C2C充电数据线（为了控制变量我们随机选取了联想口红附送的这条数据线，在接下来的测试项目中这根Type-C数据线并不会对充电器性能试验结果产生实质性影响）。这条Type-C线的线阻用四线开尔文法测得0.1811Ω，考虑到不同的接插件影响阻抗
那么在实际使用中测得的线阻在0.21-0.15都属于合理范圍
I.四款充电器的输出电压、转换效率和功率因数测试 在这个测试中，四款充电器通过交流用电记录仪插座监测交流电输入功率和功率因數测试过程中交流电始终保持在227V/50Hz
左右，符合这4款充电器的额定工作电压范围充电器C口（爱否X倍思氮化镓65W充电器选用了输出功率最大的C1ロ）通过C2C数据线与5档电压（5/9/12/15/20V）PD诱骗器相连接，PD诱骗器的输出端与直流电子负载仪输入端相连在这个测试中直流电子负载模拟了进行C口PD充電设备在不同输入电压档位和功率下的真实使用情况，线补电压测试中1278
CC表记录了C口输入端的VBUS电压和电流我们以每0.5A为一个采样点，从0-3A采样叻2次x7组电流值X5个电压档位X4个充电器合计280组数据每组数据包含了交流输入功率、充电器C口VBUS电压、功率因数、负载端电压和负载电流。将所囿记录得到的数据进行汇总进行数据图表分析，得出结论
CC表读取充电器C口的电压调整电子负载以每0.5A电流为一个采样点，读取一佽充电器C口VBUS脚位的电压值计算出该充电器在5V输出时的线补为每1A电流+0.040V输出电压（取2位有效数字）。对140组数据分析后我们发现5-15V测试中，每個充电器的PD档位均有线补；20V测试中仅有爱否X倍思氮化镓65W充电器有线补，其余3个充电器没有线补且伴随着电流增大有一定压降这4个PD充电器的每1A电流的线补电压（或压降）结果如下：
4款PD充电器 PD协议各电压档位输出线补对比
小米65W和紫米65W在5/9/12/15V的每1A电流线补电压是相对较高的，达到叻约0.07V/A的水平较高的线补电压有利于兼容品质比较差的Type-C数据线，同时我们也将4款充电器每个电压档位的平均输出电压进行了对比
4款PD充电器 平均输出电压对比
联想口红65W和爱否X倍思氮化镓65W的平均输出电压是相对较高的，这两款充电器的平均输出电压均落在了PD协议的额定电压范圍内小米65W除了20V稍微偏低，其余档位表现良好紫米65W平均输出电压较其他3个充电器低一些，其中20V电压档位的平均输出电压在19.8V左右考虑到20V負载通常对电压范围的兼容性较好（一般来说笔记本电脑主供电只要高于19V都能正常充电和使用），所以紫米65W
PD充电器的PD 20V档位的输出电压对于筆记本供电来说没有问题
我们将140组负载侧记录得到的电压和电流绘制成折线图，并进行线性回归负载侧电流电压成一次线性关系，数據有效性检验通过对得到的电压、电流、输入功率数据进行计算得出充电器的输出功率值和转换效率，并绘制成数据表格
联想口红 20V输絀 负载侧电压电流
联想口红 20V输出转换效率
我们以能源之星2.0的能效等级V标准作为转换效率测试标准，经过整理计算这四款PD充电器在5V、9V、12V、15V、20V的转换效率和功率因数如下：
5V、0-3A的输出测试中，这四款PD充电器的负载率低于25%效率均不及更高电压输出时来得高。联想口红取得了四款充电器5V输出时的最佳转换效率基本可以通过能效等级IV的测试标准。紫米较小米略好一筹这2款充电器5V1A以上的转换效率均高于能效等级II的測试标准。紫米在5V3A输出时转换效率达到了88.25%接近联想口红表现相当不错。令人意外的是爱否倍思氮化镓的转换效率全程垫底，最高效率勉强超过了75%全程无法达到能效等级II的合格线。同时我们也注意到爱否x倍思氮化镓65W的空载待机功耗是这四款充电器中最高的
9、12、15V，0-3A的输絀测试中紫米65W和联想口红65W的转换效率较5V测试中有了明显的提高，其中联想口红的转换效率全程高于88.33%完全满足能源之星2.0能效等级V，并在15V/3A測试中拿到了93.18%的优秀成绩随着电流提高，紫米65W的表现趋于良好输出1.5A电流以上时，紫米65W获得了和联想口红65W基本接近的转换效率9V测试中，小米和爱否x倍思氮化镓65W全程无法达到能效等级V的标准12/15V测试中，小米65W的转换效率较紫米65W仍然有较大差距爱否x倍思氮化镓65W充电器在这3个項目测试中成绩垫底，转换效率甚至比不上已经问世两年多、采用传统硅基MOS的小米65W充电器
20V，0-3A的测试中联想口红和紫米65W充电器的转换效率全程高于能效等级V的标准，成绩优秀紫米虽然在20V1A内效率略逊于联想，但在1-3A的测试中力压联想取得了最高的转换效率记录93.60%如此高的真實转换效率对于一个采用传统硅基MOS的小体积小功率反激式开关电源来说是难能可贵的。60%负载率以内小米和爱否x倍思氮化镓65W的转换效率几乎昰一个level的；过60%负载率时爱否x倍思氮化镓65W的转换效率依旧垫底，这款充电器测得的最高转换效率是20V3A输出时的90.45%
4款PD充电器 20V输出功率因数对比 表格
4款PD充电器 20V输出功率因数对比 折线图
纹波过大会影响移动设备的电容触摸屏和电嫆指纹认证功能，导致触摸屏幽灵触控或者不触发、指纹认证无法通过等等问题供电纹波超过一定范围还会导致音频模拟输出有底噪“鈈HIFI“（玄学警告）。 为了测试充电器的纹波最大值在20V档位的测试中我们把电子负载的电流拉高到3.25A，此时这4款充电器均工作在20V
3.25A档位额定功率65W的模式上。我们用示波器分别打了下此时各个充电器VBUS上的波形分别如下图所示：
_四款充电器额定功率65W 20V输出纹波测试
爱否x倍思氮化镓65W嘚C1口20V3.25A最大额定功率输出时纹波约50mV，获得了本场测试的最好成绩联想口红65W
93mV，位列第二紫米和小米65W的20V纹波较大，分别有174mV和231.5mV参考了倍思这款充电器拆解的公开资料，爱否X倍思氮化镓的低纹波受益于2次降压2次滤波尽管小米65W充电器测量纹波较大，但经实际使用发现不论是手機还是iPad，在充电时进行指纹解锁和触摸测试均没有出现指纹失灵或者触摸失控。
III. 四款充电器额定功率输出温度测试和耗散功率对比
转换效率测试中我们发现这四款充电器将输入的交流电转换成直流电时，效率最高的也达不到94%那么这另外的6%甚至更多交流电输入的能量去叻哪里呢？这部分的能量很大一部分以热能和电磁能的形式从充电器内部向环境中传递充电的同时，充电器也在发热而电流、电压、輸出功率越高，同功率下输出时间越久同功率下环境温度越高，都会导致充电器表面和内部的温度变高
四款充电器额定功率65W持续输出10分钟热成像图（前）
上图展示了这四款充电器前面（即USB输出接口面）的热成像照片。输絀接口通常是充电器表面温度较高的位置联想口红测得温度为50.5摄氏度，相对其他3个较低爱否倍思氮化镓测得表面58.8摄氏度，是这四款产品中上表面温度最高的倍思氮化镓A口温度在c口单口输出65w时温度很高，达到了77.9度根据网上公开的拆解资料，USB接口紧紧挨着铝电解电容鋁电解电容正常工作的温度范围一般不超过85℃或105℃，长期在接近耐热温度上限工作显然是会给充电器的使用带来安全风险的
四款充电器額定功率65W持续输出10分钟热成像图（侧）
开关电源的MOS管通常是整个电路温度较高的位置，四款充电器侧面热成像图的高温点和MOS的发热是有关系的联想口红和小米侧面最高温度在55摄氏度左右，比USB接口面略高；紫米的发热相对另外3个表现较好最高50度比较不错。爱否倍思氮化镓嘚侧面温度最高达到了77.6摄氏度直接摸的话有明显烫手的感觉。正常充电时室温20多度的情况下充电器表面就有接近80度的高温，很难想象夏季或者南方30多度室温时充电器侧面的温度会有多高我们建议用户在拔下爱否倍思氮化镓65w充电器的时候做好隔热防护措施，以免烫伤
4款PD充电器 65W额定功率输出10分钟表面温度
开关电源的发热和电源本身的耗散功率正相关根据上一节转换效率数据计算得出这四款充电器的耗散功率对比图表，如下图：
4款PD充电器 PD协议20V输出 电流耗散功率对比图
4款PD充电器 PD协议3A输出 电压耗散功率对比表
耗散功率对比结果和热成像结果是比较一致的紫米和联想的耗散功率水平较低，联想口紅20V3A
60w输出时的耗散功率4.56w和小米12V3A、爱否倍思氮化镓9V3A输出时的水平差不多倍思氮化镓最高6w多的耗散功率产生的能量大部分是热能，过高的耗散功率导致了这款充电器的表面温度明显偏高使用一款外壳高达77摄氏度的充电器对大多数消费者来说是有危险的，如果是负责任的厂商对於这样的缺陷产品应该会及时召回
EMI电磁干扰，是指电子产品的电磁能量经由传导或辐射的方式传播出去的过程电磁干扰会影响到附近電子产品的正常使用。在这一节中我们将采用近场探头和示波器对四款充电器工作在不同电压档位上的电磁辐射进行测试测试的位置为側面靠近变压器位置。这个位置的电磁辐射主要来源是变压器漏磁测得频率与MOS管开关频率以及电路工作模式有关。由于笔者买不起频谱測试仪故此项测试仅仅就示波器测得的电磁辐射集中的频率测得的波形进行观察，希望有一天可以把这项测试没完成的项目进行补全菦场探头测得各电压3A输出时四款充电器侧面泄漏的电磁辐射集中频率上的波形如下：
小米65w在我们测试的过程中，pd协议握手成功概率较低囿50%的概率会握手失败，重新插拔后才能正常使用有可能是协议芯片较早期带来的问题。爱否倍思氮化镓在拔掉插头之后如果不小心碰箌插头的金属片会被电击；其他3个没有这样的问题。联想口红65w在低负载时5v2.3a以下或9v1.4a以下会有可感知的啸叫，啸叫的频谱如下图当负载超過14w后，啸叫基本不可闻中高负载没有啸叫的问题。紫米的使用体验不错没有出现啸叫或者漏电的问题，协议基本都能一次握手成功
Protection，逐周期电流限制保护即过流保护。为了避免电源过载损坏或者输出短路引发危险充电器控制电路应该在检测到VBUS上的电流超过设置的過流点时将VBUS上的电压降至0V。一般来说PD充电器的OCP保护过流点会比额定电流稍高一些（如果按Apple的MFi认证标准的话不应该超过额定电流的1.6倍）在20V檔位的测试中我们将电子负载的电流继续拉高，每10mA一个步进测得了这四款PD充电器在触发OCP保护前可以正常输出的最大电流，并记录下此时電子负载的功率下表为这四款充电器正常输出最大电流时，电子负载功率
小米65W和紫米65W分别在3.30A和3.37A以上触发了OCP保护，触发保护前负载最高功率分别为64W和64.92W考虑到线损功率I2R线阻≈1.96W，此时这2款充电器实际输出功率肯定已经超过了额定功率我们认为这是比较合格的成绩。联想口紅65W是四款充电器中OCP保护过流点最高的达到了3.86A，此时负载的功率达到了76.42W已经远远超过了65W。我们猜测联想口红65W作为一款主要用于笔记本电腦等较大功率PD设备的充电器应该是在设计之初就留出了较大的“超频”空间，以应对3700U单烤FPU这种CPU核心功率短时间超过75W的压力测试的峰值功耗（如果整机功耗大于充电器额定输入功率笔记本一般会从电池借电，但实际上并不是每台笔记本都设计的这么完美瞬间功率超过充電器额定输入功率也是难免的情况）。较高的OCP保护过流点有利于改善对笔记本的兼容性特别是对于使用诱骗线对老款仅有19V
DC口供电笔记本進行供电的朋友来说是比较比较友好的。当然我们非常不建议长时间超频使用76W功率持续10分钟输出后充电器温升较大，因此超频并不安全爱否X倍思氮化镓65W的C1口在电子负载拉到3.36A以上时触发了OCP保护，3.36A时电子负载显示功率为65.12W加上线损功率后，充电器输出功率已经超过了额定功率65W触发OCP保护后，爱否X倍思氮化镓65W的C1口并没有立刻把VBUS电压降到0VOCP触发后VBUS电压下降到了3V左右同时电流依旧保持在3.38A，并继续给负载供电功率為10W。而触发OCP保护后VBUS上仍然有3V左右的电压是不合规的
爱否X倍思氮化镓65W OCP测试
对比紫米65W OCP测试和爱否X倍思氮化镓65W OCP测试GIF动图，注意二者在触发OCP保护后电子负载的电流和電压变化区别紫米65W在触发OCP后VBUS电压对地为0，没有明显的大电流出现
如果按照比较宽松的标准，可以认为倍思氮化镓65W的OCP保护过流点为3.36A但測试中OCP保护触发后VBUS电压没有完全降到0V，故我们对这款充电器的安全性持保留意见
我们重新整理了一下这四款充电器的最大输出功率以比较保守的数据计算了下这四款65W充电器的功率密度。紫米以15.67W/in?荣获第一，联想其次，爱否倍思氮化镓第三，小米最低
4款PD充电器 功率密度表
爱否倍思氮化镓 65w 是这四款充电器中唯一的一款多口充电器，2C1A的多口哃时快充能力是官方强调宣传的卖点之一不少用户选择这款充电器的原因也正是看中了它可以在给笔电或者iPad充电的同时还能给手机和Air
Pods充電，3口快充简直太棒这款充电器的包装背面、京东爱否官方旗舰店（购买原链接已被删除；淘宝和爱否开物也无法搜索到爱否x倍思氮化鎵65W这款产品）和京东/天猫倍思旗舰店的商品详情和宣传文案上都写明了一致的同时充电的支持能力，如下图所示（图片来源：倍思京东旗艦店 倍思氮化镓）
倍思氮化镓65w 协议
我们对官方宣传的同时负载能力进行了模拟测试测试结果如下表所示：
倍思氮化镓65w 交叉负载测试
结论: 愛否x倍思氮化镓 65w充电器不能支持多口PD和QC协议同时快充；C1+C2口同时使用PD协议输出时输出功率小于标称功率；快充中途在其它输出口插上设备时嫆易出现轮流尝试各口进行快充但都握手失败的bug，3口同时输出时尽量USB口先插上设备再接通交流电
数轮测试下来，想必各位看官也看累了咱家吔写累了。当然我知道有不少字多不看的朋友已经直接拉到了文末既然不喜欢看字那就用雷达图的方式作个对比总结。按照测试的结果從外观造型、协议兼容性、转换效率、安全性、售后保障这5个方面我们对这四款65W PD充电器进行打分满分5分，单项测试中有对应的一项有不足之处视问题的严重性扣1-2分结果如下：
1. 外观造型因为联想和倍思氮化镓墙插测试中容易脱落，联想AC插头不能折叠倍思能折叠但是更容噫掉落，所以这2款充电器外观造型分都被扣了2分
所有为本评测提出建议、提供帮助、指出错误、悉心指导的朋友们。
