杂志汇电脑爱好者

很多手机和平板用户都遇到过类似的尴尬：当我们忘记充电导致设备电量低至0%自动关机后，插上充电器时却无法立刻开机，需要充电至少5～10分钟后才能唤醒设备。这是怎么回事呢？

如果你晚上玩得太嗨，忘记给手机充电，那第二天早上你绝对会遭遇令人抓狂的问题：插上电源，按下手机的电源键屏幕上仅会闪现一个正在充电的电池图标（图1），然后就没有然后了……此时你需要给手机充电好长一段时间，再次按下电源键才能顺利开机。如果你本来就起晚了，身边还没有移动电源，意味着你上班的一路手机都会处于“失联”状态，直至赶到公司或是找到电源插座。

不知道你有没有注意到另一个怪现象，对可以更换电池的手机而言，如果你没有安装电池就插上电源线，此时无论如何也是无法开机的，需要安装电池后才能激活开机功能。两个现象似乎都预示着一个问题：充电器无法直接给手机/平板供电。

来自笔记本的反思

就上述问题而言，笔记本电脑的表现可谓完美。无论电池电量是0%还是100%，无论你有没有安装电池，只要插上电源按下开关就能看到熟悉的Windows系统界面，以至于我们从未关心过电池、充电时间和开机方面的关系。

然而，随着Windows平板电脑的普及，我们不得不重新审视这一问题。90%以上的Windows平板（包括几乎所有的Android平板）和手机一样，当电池电量耗光之后，都需要插上电源线充至少10分钟的电力后才能开机。但是，当我们正在使用Windows平板给客户做PPT演示时遭遇没电情况时，总不能说“抱歉，您先喝杯咖啡，这平板得充电10分钟后才能继续演示，咱们先聊点家常吧”一类的借口吧？

那么，为何笔记本可以无视电池电量而随时开机，但手机和平板却面临着零电力的开机困扰呢？

移动设备的充电过程涉及到一个非常严谨和复杂的路径管理（图2）。简单来说，这个过程存在4个组成部分，分别为外部电源（充电器＋电源线）、充电管理模块（也可称为电源管理模块，通常是一个IC芯片）、电池（设备里的电池）以及负载模块（设备硬件自身，包括屏幕、CPU等一系列组件）（图3）。

所谓的路径管理，就是对使用电池供电的设备而言，如何处理以上四个部分的关系。对手机和绝大多数平板电脑而言，它们的路径管理在设计伊始，就没有考虑过在充电的同时，让外部电源同时为负载模块供电的问题（原因大都是如果充电器同时给负载和电池供电，在充电器连接/拔下的瞬间会造成较大的电压跳动，存在一些隐患）。

换句话说，它们的外部电源、充电管理模块、电池和负载模块处于一种串联的状态，外部电流必须经过充电管理模块允许，经过电池才能给负载供电。如果没有安装电池，哪怕你插上电源也无法开机。笔记本之所以无视电池安装与否都能开机，是因为它的路径管理采用了一种并联的状态，外部电源可以绕过电池而直接给负载供电。

问题来了，既然手机装上电池就是一套完整的路径管理，那为何当电量低时哪怕插上电源也无法即刻开机呢？

在移动设备充电的过程中，充电管理模块一直处于“牛仔很忙”的状态。在正常安装电池且电流电压符合标准的情况下，当我们按下电源开关的一瞬间，充电/电源管理模块会输出VCORE- 1.8V、VDD-2.8V、VMEM-2.8V 、VRTC-1.5V、AVDD-2.8V等供电电压给手机各部分电路从而顺利开机。

当电池没电才开始充电时，充电/电源管理模块首先会检测电池当前电压，如果低于3.2V则进入预充模式（此时无法开机），缓慢提升电池电压；当电池电压提高到3.2V后则进入快速充电模式（也叫恒流充电），这个时候就可以正常开机了；当电池电压达到4.2V左右后会进入涓流充电模式，直至切断供电。

电池电压成最关键参数

我们经常用mAh这个单位作为判断手机电池容量的依据（笔记本则需要用Wh这个单位）。一款手机mAh越高，意味着待机时间越持久。当mAh容量降到一半时，代表手机还剩50%电量，降到0%时代表完全没电。这个没有错，但决定手机或平板因电量低而无法开机的更关键参数，则是电池电压（图4）。

我们都知道，锂离子电池的电压是一个浮动的参数，在100%电力时其电压值会稳定在4.2V左右，随着电量的耗损，电池电压则会逐步降低到3V甚至更低。问题就出在这里。

想激活手机的负载模块，往往需要3.2V以上的工作电压（平板负载模块所需的工作电压可能更高），而我们在给手机充电的过程实际就是mAh（电流）和V（电压）两个数值缓慢提高的过程。因此，当我们充电5～10分钟，只要电池当前电压大于3.2V自然就可以开机了。

由此我们又能解释一个现象：很多Windows平板用户经常一边充电一边玩LOL等游戏，但有时会出现电池电量越用越少甚至自动关机等现象。此时就很好理解了，在单位时间里，外部电源给电池补充的电力，小于同一时间内负载模块所消耗的电池电量，所以才会越用越少直至关机。

可能有同学会问了，不是还有一个充电管理模块吗（图5），它又是干啥用的？

此外，充电/电源管理模块会设定很多关键阀值。比如当电池电压低于3.2V，它会发给CPU自动关机的信号进入UVLO模式，此时RTC模块（实时时钟）正常工作，所以当你充电再开机时系统时间显示正常，闹钟也有机会正常提醒。但电池电压进一步降到3V以内后，充电/电源管理模块则会激活DDLO模式，此时RTC模块关闭，导致再次开机时时间复位。