曹操

很多手機(jī)和平板用戶都遇到過(guò)類似的尷尬：當(dāng)我們忘記充電導(dǎo)致設(shè)備電量低至0%自動(dòng)關(guān)機(jī)后，插上充電器時(shí)卻無(wú)法立刻開機(jī)，需要充電至少5～10分鐘后才能喚醒設(shè)備。這是怎么回事呢？

無(wú)法開機(jī)的怪現(xiàn)象

如果你晚上玩得太嗨，忘記給手機(jī)充電，那第二天早上你絕對(duì)會(huì)遭遇令人抓狂的問(wèn)題：插上電源，按下手機(jī)的電源鍵屏幕上僅會(huì)閃現(xiàn)一個(gè)正在充電的電池圖標(biāo)（圖1），然后就沒(méi)有然后了……此時(shí)你需要給手機(jī)充電好長(zhǎng)一段時(shí)間，再次按下電源鍵才能順利開機(jī)。如果你本來(lái)就起晚了，身邊還沒(méi)有移動(dòng)電源，意味著你上班的一路手機(jī)都會(huì)處于“失聯(lián)”狀態(tài)，直至趕到公司或是找到電源插座。

不知道你有沒(méi)有注意到另一個(gè)怪現(xiàn)象，對(duì)可以更換電池的手機(jī)而言，如果你沒(méi)有安裝電池就插上電源線，此時(shí)無(wú)論如何也是無(wú)法開機(jī)的，需要安裝電池后才能激活開機(jī)功能。兩個(gè)現(xiàn)象似乎都預(yù)示著一個(gè)問(wèn)題：充電器無(wú)法直接給手機(jī)/平板供電。

來(lái)自筆記本的反思

就上述問(wèn)題而言，筆記本電腦的表現(xiàn)可謂完美。無(wú)論電池電量是0%還是100%，無(wú)論你有沒(méi)有安裝電池，只要插上電源按下開關(guān)就能看到熟悉的Windows系統(tǒng)界面，以至于我們從未關(guān)心過(guò)電池、充電時(shí)間和開機(jī)方面的關(guān)系。

然而，隨著Windows平板電腦的普及，我們不得不重新審視這一問(wèn)題。90%以上的Windows平板（包括幾乎所有的Android平板）和手機(jī)一樣，當(dāng)電池電量耗光之后，都需要插上電源線充至少10分鐘的電力后才能開機(jī)。但是，當(dāng)我們正在使用Windows平板給客戶做PPT演示時(shí)遭遇沒(méi)電情況時(shí)，總不能說(shuō)“抱歉，您先喝杯咖啡，這平板得充電10分鐘后才能繼續(xù)演示，咱們先聊點(diǎn)家常吧”一類的借口吧？

那么，為何筆記本可以無(wú)視電池電量而隨時(shí)開機(jī)，但手機(jī)和平板卻面臨著零電力的開機(jī)困擾呢？

充電器和負(fù)載“不是一路”

移動(dòng)設(shè)備的充電過(guò)程涉及到一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)和復(fù)雜的路徑管理（圖2）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程存在4個(gè)組成部分，分別為外部電源（充電器+電源線）、充電管理模塊（也可稱為電源管理模塊，通常是一個(gè)IC芯片）、電池（設(shè)備里的電池）以及負(fù)載模塊（設(shè)備硬件自身，包括屏幕、CPU等一系列組件）（圖3）。

所謂的路徑管理，就是對(duì)使用電池供電的設(shè)備而言，如何處理以上四個(gè)部分的關(guān)系。對(duì)手機(jī)和絕大多數(shù)平板電腦而言，它們的路徑管理在設(shè)計(jì)伊始，就沒(méi)有考慮過(guò)在充電的同時(shí)，讓外部電源同時(shí)為負(fù)載模塊供電的問(wèn)題（原因大都是如果充電器同時(shí)給負(fù)載和電池供電，在充電器連接/拔下的瞬間會(huì)造成較大的電壓跳動(dòng)，存在一些隱患）。

換句話說(shuō)，它們的外部電源、充電管理模塊、電池和負(fù)載模塊處于一種串聯(lián)的狀態(tài)，外部電流必須經(jīng)過(guò)充電管理模塊允許，經(jīng)過(guò)電池才能給負(fù)載供電。如果沒(méi)有安裝電池，哪怕你插上電源也無(wú)法開機(jī)。筆記本之所以無(wú)視電池安裝與否都能開機(jī)，是因?yàn)樗穆窂焦芾聿捎昧艘环N并聯(lián)的狀態(tài)，外部電源可以繞過(guò)電池而直接給負(fù)載供電。

問(wèn)題來(lái)了，既然手機(jī)裝上電池就是一套完整的路徑管理，那為何當(dāng)電量低時(shí)哪怕插上電源也無(wú)法即刻開機(jī)呢？

電池電壓成最關(guān)鍵參數(shù)

我們經(jīng)常用mAh這個(gè)單位作為判斷手機(jī)電池容量的依據(jù)（筆記本則需要用Wh這個(gè)單位）。一款手機(jī)mAh越高，意味著待機(jī)時(shí)間越持久。當(dāng)mAh容量降到一半時(shí)，代表手機(jī)還剩50%電量，降到0%時(shí)代表完全沒(méi)電。這個(gè)沒(méi)有錯(cuò)，但決定手機(jī)或平板因電量低而無(wú)法開機(jī)的更關(guān)鍵參數(shù)，則是電池電壓（圖4）。

我們都知道，鋰離子電池的電壓是一個(gè)浮動(dòng)的參數(shù)，在100%電力時(shí)其電壓值會(huì)穩(wěn)定在4.2V左右，隨著電量的耗損，電池電壓則會(huì)逐步降低到3V甚至更低。問(wèn)題就出在這里。

想激活手機(jī)的負(fù)載模塊，往往需要3.2V以上的工作電壓（平板負(fù)載模塊所需的工作電壓可能更高），而我們?cè)诮o手機(jī)充電的過(guò)程實(shí)際就是mAh（電流）和V（電壓）兩個(gè)數(shù)值緩慢提高的過(guò)程。因此，當(dāng)我們充電5～10分鐘，只要電池當(dāng)前電壓大于3.2V自然就可以開機(jī)了。

由此我們又能解釋一個(gè)現(xiàn)象：很多Windows平板用戶經(jīng)常一邊充電一邊玩LOL等游戲，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)電池電量越用越少甚至自動(dòng)關(guān)機(jī)等現(xiàn)象。此時(shí)就很好理解了，在單位時(shí)間里，外部電源給電池補(bǔ)充的電力，小于同一時(shí)間內(nèi)負(fù)載模塊所消耗的電池電量，所以才會(huì)越用越少直至關(guān)機(jī)。

可能有同學(xué)會(huì)問(wèn)了，不是還有一個(gè)充電管理模塊嗎（圖5），它又是干啥用的？

充電管理模塊“牛仔很忙”

在移動(dòng)設(shè)備充電的過(guò)程中，充電管理模塊一直處于“牛仔很忙”的狀態(tài)。在正常安裝電池且電流電壓符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，當(dāng)我們按下電源開關(guān)的一瞬間，充電/電源管理模塊會(huì)輸出VCORE- 1.8V、VDD-2.8V、VMEM-2.8V 、VRTC-1.5V、AVDD-2.8V等供電電壓給手機(jī)各部分電路從而順利開機(jī)。

當(dāng)電池沒(méi)電才開始充電時(shí)，充電/電源管理模塊首先會(huì)檢測(cè)電池當(dāng)前電壓，如果低于3.2V則進(jìn)入預(yù)充模式（此時(shí)無(wú)法開機(jī)），緩慢提升電池電壓;當(dāng)電池電壓提高到3.2V后則進(jìn)入快速充電模式（也叫恒流充電），這個(gè)時(shí)候就可以正常開機(jī)了;當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V左右后會(huì)進(jìn)入涓流充電模式，直至切斷供電。

此外，充電/電源管理模塊會(huì)設(shè)定很多關(guān)鍵閥值。比如當(dāng)電池電壓低于3.2V，它會(huì)發(fā)給CPU自動(dòng)關(guān)機(jī)的信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)VLO模式，此時(shí)RTC模塊（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）正常工作，所以當(dāng)你充電再開機(jī)時(shí)系統(tǒng)時(shí)間顯示正常，鬧鐘也有機(jī)會(huì)正常提醒。但電池電壓進(jìn)一步降到3V以內(nèi)后，充電/電源管理模塊則會(huì)激活DDLO模式，此時(shí)RTC模塊關(guān)閉，導(dǎo)致再次開機(jī)時(shí)時(shí)間復(fù)位。

小結(jié)

看到這里，相信大家已經(jīng)對(duì)移動(dòng)設(shè)備沒(méi)電時(shí)無(wú)法直接插電開機(jī)有了初步的認(rèn)識(shí)。實(shí)際上，本文也僅僅是揭開了移動(dòng)設(shè)備充電過(guò)程的冰山一角。好消息是，以神舟PCpad為代表的很多新款Windows平板已經(jīng)支持外部電源同時(shí)給電池和負(fù)載模塊供電了，對(duì)需要設(shè)備保持時(shí)刻待命狀態(tài)的用戶而言，不妨多多考慮類似產(chǎn)品。