本週台灣媒體大幅引用《每日郵報》的報導指出，澳洲昆士蘭大學訊息與通信技術系副教授受訪時表示[1]：讓手機整晚充電的行為，會讓手機的電池壽命大幅減少。此外還提到：目前電池充電技術中，還有一種名為「涓流充電」的低速充電方式，其實涓流充電十分損耗電池。聽起來捕風捉影頭頭是道，實際上重要的觀念都弄錯了！到底錯在哪裡呢？
手機確實不需要整晚充電，但是也不需要半夜起來拔掉充電器！
首先在專訪裡提到：目前新一代的智慧型手機皆具備快充功能，充滿電僅需30分鐘至2小時左右，因此「整晚充電」不僅沒有必要，還會加速電池老化。這個說法對嗎？
現在一般充電常用的「通用串列匯流排-電力輸送(USB-PD：Universal Serial Bus-Power Delivery)」技術，智慧型手機的充電器大約設計在10瓦以上，筆記型電腦的充電器大約設計在60瓦以上，USB-PD最大功率可以支援100瓦，甚至擴展功率最大可以達到240瓦。功率大小是依照電池大小設計的，手機的電池最小所以功率較小，一般智慧型手機充電大約只需要2小時，如果提高電壓或電流進行「快充」可以縮短充電時間到30分鐘，因此確實不需要「整晚充電」。
但是不需要整晚充電，只需要充電2小時，所以我們要設定鬧鐘半夜二點起床拔掉充電器來保護手機電池嗎？答案是：完全不需要！因為「電池充電積體電路(Battery charger)」會替我們處理一切的動作來保護電池。
此外在專訪裡提到：長時間對手機過度充電的話，會導致鋰電池發生化學退化，這會讓手機電池的壽命嚴重降低。雖然目前大部分的手機在滿電狀態下會自動停止充電。但是由於手機只要放著待機就會耗電，而一耗電就會開始進行充電，而手機就整晚的在「99%」至「100%」之間不斷跳動。事實是這樣嗎？
什麼是電池充電積體電路(Battery charger)？
圖一左邊藍色的鋰電池是連接到「電量計(Gas gauge)」與「電池單元平衡器(Cell balancer)」整合成一顆積體電路(IC)，其中電量計主要的功能是偵測電池還剩多少電壓，才能在手機畫面顯示目前電池剩餘的電量；電池單元平衡器是監控並聯或串聯的每一顆「電池單元(Cell)」，確保每個電池單元平均放電或充電，避免過度放電或充電造成損壞。
圖一：鋰電池充放電相關的積體電路。（資料來源：德州儀器(TI)，作者提供）
圖一右邊的「電池充電積體電路(Battery charger)」是一顆積體電路(例如：德州儀器型號BQ25720)，負責鋰電池的充電或放電控制，大家以為它只是簡單的控制充電或不充電，事實上鋰電池充電是一個複雜的過程，必須隨時量測電池電壓，並且調整充電電流，如圖二所示，淺藍色是「電池電壓」，深藍色是「充電電流」。
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鋰電池的充電過程與自放電效應
當鋰電池開始充電，充電電流就會進入「固定電流(CC：Costant Current)調節模式(a)」，電流注入電池造成電池電壓緩慢上升(1)，最後進入「固定電壓(CV：Costant Voltage)調節模式(2)」，電池慢慢充飽所以充電電流緩慢下降(b)，達到預充電電流時進入「充電終止模式(3)」，代表電池已經充飽所以停止充電了！電池電壓必須掉到「重新充電電壓(4)」以下才會啟動重新充電。
圖二：電池充電積體電路(Battery charger)的操作模式。資料來源：立錡科技(Richtek)
當我們接上充電器的時候，手機就已經改由USB-PD直接供電，而不是經由電池供電了！整個充電的過程一直到電池充飽以後，都不會由鋰電池供電，因此在鋰電池充飽以後，也不會因為手機運作而消耗電池的電能。
但是電池有「自放電效應」，也就是即使不用也會自動慢慢放電，由於鋰電池的自放電效應很小，充飽電以後要自放電使電壓掉到「重新充電電壓」以下需要好幾天的時間，因此不可能整晚的在「99%」至「100%」之間不斷跳動。
我們睡前插上充電器，電池充電積體電路(Battery charger)就會依照圖二的模式把電池充飽，整個充電的過程一直到電池充飽以後，都不會由電池供電，所以即使2小時以後電池充飽了，充電器持續接著也不會有任何問題，隔天早上起床再把充電器拔掉就可以了！鋰電池要自放電到啟動「重新充電」需要好幾天的時間，我相信大部分的人不會一睡就是「好幾天」吧！
如果由鋰電池的化學反應與材料特性來看，過度充電會造成鋰晶枝，過度放電會傷害電極，這些都會縮短鋰電池的壽命，理論上鋰電池保持在20%至80%之間使用可以延長壽命，雖然電池充電積體電路會替我們管理電池，但是現在的智慧型手機也有提供充電到80%的設定功能，如果不需要長時間外出使用手機，直接設定充電到80%也可以，不過如果電池容量只有80%出門不夠用到沒電反而會傷害電池，總之每個人的使用情境不同，可以依照自己的需求來做調整。
圖一的下面還有兩顆積體電路，一顆是「靜電放電保護積體電路(ESD)」主要是避免我們把USB充電線接上去的瞬間產生的靜電把手機裡的晶片打壞了！另一顆是「USB-PD控制器」負責整個USB-C充電時的控制工作，因此圖中總共有4顆積體電路(IC：Integrated Circuit)，由於手機的尺寸很小空間有限，現在大部分會整合成一顆泛稱為「電源管理積體電路(PMIC：Power Management Integrated Circuit)」。
什麼是涓流充電？涓流充電真的會損耗電池嗎？
目前手機電池充飽時的電壓大約4.2伏特(V)，完全放電後的電壓大約2.8V，所以充放電過程就是電池電壓在2.8V到4.2V之間變化，低於2.8V可以當成過度放電，高於4.2V可以當成過度充電，這個時候就會損耗電池。
電池就像水桶，電流就像水流，水桶在完全空掉的時候要防止一下子灌入太多水把水桶底部沖破，因此空桶時要先慢慢注入水；當水位快要滿的時候也要防止一下子灌入太多水把水桶漲破，所以也要慢慢注入水。
因此鋰電池充電的過程是：涓流充電→預充電→固定電流(CC)→固定電壓(CV)→涓流充電→充電終止。從上面的說明可以發現，涓流充電是用來保護鋰電池的，怎麼會「十分損耗電池」呢？
「概念股」可能誤導投資人，為什麼你買概念股最後總是被套牢？
每次有新的科技問市，總是成為股市操作的題材，往往許多具有相關性的股票就會成為炒作標的，被灌上「ＯＯ概念股」來炒作，甚至只是公司名字裡有一個相同的字也會莫名大漲，由於大部分散戶並不了解技術細節，大量資金湧入讓這些「概念股」大漲，但是紙終究是包不住火的，等最後答案揭曉泡沫破滅，散戶總是被套牢的受害者。
今年八月韓國科學家號稱發現「室溫超導體」，聽說這回的室溫超導體材料是「摻雜銅的鉛磷灰石化合物」[2]，由於材料裡含有「銅」，結果竟然連續幾天讓製作銅材料的相關廠商成為「超導概念股」大漲，殊不知室溫超導體材料是「摻雜銅」，其中銅的含量不到10%，如果未來室溫超導體成真，將會取代銅導線，使銅的用量大減90%，對這些製作銅材料的相關廠商是利空，怎麼會是利多呢？
今年初OpenAI的聊天機器人ChatGPT上線暴紅，使得生成式人工智慧需求看漲，帶動雲端資料中心內的人工智慧伺服器成長，而伺服器與伺服器之間的通訊目前都是使用「光收發模組」，最近傳出傳統光收發模組將會朝向「矽光子」方向發展，市場上立刻出現許多「矽光子概念股」 ，帶動資金追逐讓股票大漲，殊不知這些概念股名單裡許多公司都是做「傳統光收發模組」，如果未來矽光子成真，將會取代傳統光收發模組，使傳統光收發模組用量大減，對這些傳統光收發模組的相關廠商可能是利空，怎麼會是利多呢？[3]
隔行如隔山：跨領域科技教育提升產業知識是解方
很久以前我就發現許多媒體上財金專家談產業常常出現謬誤，其實這是過去的教育制度造成的結果，大部分財金專家都是商學背景，對財金分析非常專業，但是對產業科技並不一定熟悉，除非有相關的產業工作經驗，政府的金融證照「證券投資分析人員」，考試科目包括：證券交易相關法規與實務、投資學、會計及財務分析、總體經濟及金融市場，裡面完全沒有「產業相關」的考試內容。
因此三年前我創立「曲博科技教室」[4]，目的就是要協助「非工程背景」的專業人士，對產業科技能有更深入的了解，經過了三年的努力，我發現目前財金媒體報導產業新聞，或金融業的分析師所撰寫的產業分析報告，針對產業技術的探討愈來愈專業，代表跨領域科技教育是成功的，但是對於「概念股」的定義還有成長空間。
大家可能會好奇，為什麼這位國外科技專家談手機充電也講錯了呢？因為這位副教授任教於「訊息與通信技術」系，媒體記者以為手機的問題就該問「通信」相關科系的專家，殊不知「隔行如隔山」，光是手機裡的知識就涵蓋了積體電路設計、製造、封裝、測試、射頻、天線、軟體、韌體、電源，這裡面的知識範圍很廣，「訊息與通信技術」是偏向軟體的科系，對電源是完全外行的，我要不是以前在外商公司擔任工程師負責過電源產品，也不可能知道這些細節。
【後記】為求慎重我寫這篇文章還是請教了以前的同事，感謝我的前德州儀器同事Eric Lo與Karsten Tu，他們在業界擔任多年的電源應用工程師，他們才是電源的專家，我只是天橋底下說書的，大家就當做聽故事囉！
[1] https://www.storm.mg/lifestyle/4884187
[2] https://youtu.be/dnOQJJa32TM
[3] https://www.bnext.com.tw/article/77079/what-is-silicon-photonics
[4] https://www.youtube.com/ansforce
