Зміст

• Роз'яснено стандарти швидкої зарядки
• Доставка живлення через USB
• Швидкий заряд Qualcomm
• Інші стандарти
• Як швидко зарядити літій-іонний акумулятор
• Швидка зарядка при високій напрузі?
• Навіщо використовувати більш високі напруги?
• Загорнути
• Пов'язані

Швидка зарядка - обов'язкова функція в сучасних телефонах. Це забезпечує, що наші батареї переповнені через напружені дні. Однак існує безліч різних стандартів різних компаній. Деякі працюють лише з певними кабелями та зарядними пристроями, а інші використовують високі напруги. Це все може трохи заплутатись, тому ми тут, щоб зрозуміти це.

Коротше кажучи, швидка зарядка збільшує струм, що направляється на акумулятор, щоб швидше заповнити його ємність. Основна специфікація USB посилає лише 0,5 ампер (А) струму, використовуючи 5 вольт (В), всього 2,5 Вт (Вт). Технології швидкої зарядки підвищують ці показники. 10-ти / 4А SuperCharge Huawei виробляє 40 Вт, а остання адаптивна швидка зарядка Samsung - 15 Вт соку. Деякі китайські компанії навіть можуть похвалитися технологіями зарядки, які можуть досягати до 100 Вт. Усі послуги швидкої зарядки мають спільну тему - більше енергії.

Це лише основний огляд. Як акумулятор насправді заряджається складніше. Перш ніж ми перейдемо до цього, давайте докладніше розглянемо відмінності між усіма цими стандартами швидкої зарядки.

Роз'яснено стандарти швидкої зарядки

Доставка живлення через USB

USB Power Delivery (USB-PD) - це офіційна специфікація швидкої зарядки, опублікована USB-IF ще у 2012 році. Стандарт може бути використаний будь-яким пристроєм з портом USB за умови, що його виробник включає необхідну схему та програмне забезпечення. Як і всі стандарти швидкої зарядки, USB-PD реалізує протокол передачі даних для зв'язку між зарядним пристроєм та телефоном. Це узгоджує максимально допустиму подачу електроенергії як для зарядного пристрою, так і для слухавки.

USB Power Delivery збільшує основні швидкості заряджання USB до 100 Вт вихідної потужності. Обсяг наявної потужності розділений на різні потужності, які працюють при різній напрузі. Режими 7,5 Вт і 15 Вт + найкращі для телефонів, тоді як 27 Вт і вище - для ноутбуків та інших пристроїв більшої потужності. Стандарт також підтримує двонаправлене живлення, що дозволяє вашому телефону заряджати інші периферійні пристрої.

Google Pixel серія використовує офіційну специфікацію доставки живлення, і ця технологія підтримується в переважній більшості флагманських смартфонів сьогодні. Apple також впроваджує стандарт в iPhone 8, iPhone X, iPhone XS та останніх MacBooks. Однак багато компаній віддають перевагу власним власним стандартам тарифікації.

Швидкий заряд Qualcomm

Власна технологія швидкої зарядки Qualcomm колись була стандартом у виробництві смартфонів, оскільки вона популяризувала швидку зарядку перед доставкою живлення через USB. Остання версія 4.0+ швидкої зарядки сумісна з функцією доставки енергії, що дозволяє швидше заряджати швидкості та ширший спектр підтримки.

Швидка зарядка - додаткова функція, доступна для процесорів Snapdragon Qualcomm. Тож те, що телефон має чіп Qualcomm, не означає, що він сумісний із швидкою зарядкою. Незважаючи на це, широкий спектр телефонів може підтримувати швидку зарядку, включаючи LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus та багато іншого. Існує також широка екосистема застарілих зарядних пристроїв та сторонніх аксесуарів, завдяки популярності стандарту.

Інші стандарти

У екосистемі смартфонів багато моделей використовують внутрішні технології, а не більш повсюдні стандарти, наведені вище. Однак лише деякі з цих стандартів є справді захищеними. Багато з них - це лише доставка електроенергії або швидка зарядка, які перекомпоновані під іншою торговою маркою або демонструють певні зміни технологій - на розум приходять технології Samsung Adaptive Charging і Motorola Turbo Charging.

Такі, як VOOC Oppo і SuperCharge Huawei, діють зовсім по-різному. Вони значно збільшують кількість струму для зарядки великої потужності, а не збільшують напругу. Швидкість зарядки цих фірмових технологій значно зростала з роками: SuperCharge, Super VOCC та OnePlus WarpCharge 30 були одними з найшвидших на ринку. Ось як деякі найпоширеніші технології складаються поруч.

Можна підтримувати кілька стандартів або хоча б забезпечити певний рівень сумісності з різними методами швидкої зарядки. На жаль, це призводить до великої непередбачуваності точних швидкостей зарядки, які ви отримаєте, використовуючи телефони з різними зарядними пристроями та навіть різними кабелями.

Після тестування декількох телефонів ми знайшли велику різницю в потужності, яку кожен телефон домовив, залежно від зарядного пристрою та кабелю, що використовується. Найкращі результати, як правило, досягаються за допомогою кабелю та зарядного пристрою, що постачаються в комплекті з вашою трубкою.

Як швидко зарядити літій-іонний акумулятор

Тепер, коли ми охопили стандарти, давайте поглибимося, як швидка зарядка фактично прискорює цикл зарядки акумулятора. Літій-іонні акумулятори, що використовуються у смартфонах та інших електронних гаджетах, не заряджаються лінійно. Цикл зарядки розбивається на дві різні фази.

Перший - це напруга, що збільшується, або фаза постійного струму. Напруга акумулятора стабільно зростає від 2В до свого піку - приблизно 4,2 В, коли він заряджається. Це залежить від точного акумулятора. Акумулятор виводить найвищий піковий струм протягом цієї фази, який залишається постійним, поки напруга акумулятора не досягне максимального значення.

Потім напруга стає постійною і струм починає падати. Акумулятори, які заряджаються поза цією точкою, менше струму і тому заряджаються повільніше. Ось чому перші 50 або 60 відсотків вашого телефону заряджаються значно швидше.

Заряджання акумулятора відбувається в дві фази. Підвищується напруга / постійний струм і постійне напруга / падаючий струм. Перша фаза підходить для високої струму швидкої зарядки.

Технології швидкої зарядки експлуатують фазу постійного струму. Накачуючи якомога більше струму в акумулятор, перш ніж він досягне своєї пікової напруги. Тому технології швидкої зарядки найефективніші, коли ваш акумулятор наповнений менше 50 відсотків, але вони мають мало ефекту, оскільки ви проходите 80 відсотків. Між іншим, постійне заряджання струмом - найменш згубний період для довгострокового здоров'я акумулятора. Більш постійна напруга, разом з теплом, згубно впливає на час роботи акумулятора.

Нарешті, величина напруги та струму, що передається на акумулятор, контролюється за допомогою схеми контролера заряду всередині телефону. У поєднанні з датчиками температури та напруги контролер може керувати величиною струму, щоб оптимізувати швидкість заряду акумулятора та довготривале здоров'я.

Швидка зарядка при високій напрузі?

Деякі з вас, можливо, помітили тут очевидну проблему. Якщо літій-іонні акумулятори мають типову напругу приблизно від 3 до 4,2 В, чи не небезпечно використовувати зарядні пристрої високої напруги?

Зазвичай це так, але смартфон замикає напругу вниз і струм вгору. Це зберігає величину переданої потужності однаковою (P = IV), але переміщує напругу в правильний діапазон. І ні, швидкозарядні кабелі не проводять перетворення змінного струму. Якщо ви подивитесь на тильну сторону зарядного пристрою, ви зможете помітити маленький пунктирний значок струму постійного струму ⎓. USB - це завжди система постійної подачі живлення постійного струму.

Високовольтні схеми швидкої зарядки використовують перехідний блок живлення в режимі перемикання, також відомий як інвертор долара. Ця схема приймає високу напругу постійного струму і перетворює її на нижчу напругу постійного струму. В ідеалі він також примножує струм на обернену величину завдяки характеристикам "насоса заряду". По суті це перемикач, що вмикає вхідну напругу, щоб зарядити конденсатор з великою кількістю струму.

Це виглядає складно, але дотримуйтесь графіків справа. Висока вхідна напруга включається та вимикається, щоб створити сигнал ШІМ від Vin. Це викликає високий "прокачуючий" струм через індуктор L в конденсатор Cout. При навантаженні (батареї) ми бачимо високий струм і низьку середню напругу (Vout).

Зі спуску 10В / 1А до 5В в ідеалі приводить струм 2А після перетворювача. У реальному світі завжди є певні втрати, пов'язані з цими перетвореннями (як правило, це ефективність вище 90 відсотків), що розсіюється як тепло. Блоки живлення в режимі комутації зазвичай також витрачають менше енергії, ніж лінійний регулятор.

Навіщо використовувати більш високі напруги?

Існує дві основні причини використовувати більш високі напруги. По-перше, джерела живлення в режимі комутації ефективніші, ніж лінійні регулятори, які знижують напруги за рахунок тепловіддачі. Це особливо важливо для збереження наших телефонів та їх акумуляторів.

Другий стосується втрати живлення через USB-кабелі, особливо довші. Резистор, такий як довжина дроту, падає напругу на основі струму, що проходить через нього (закон Ома V = ІК). Передаючи ту саму потужність, використовуючи більш високу напругу та менший струм, втрачається менше енергії по довжині кабелю. Це ефективніше, і тому головна електромережа - це сотні вольт, а не 5 В.

Однак, компроміс полягає в тому, що перетворювачі струму є більш обмеженими по струму, ніж лінійні регулятори. Максимальна вихідна потужність залежить від розміру індуктора, пульсації конденсатора і напруги, а також частоти комутації, крім потужних можливостей транзисторів. Досягати дуже високих струмів можна лише через традиційний лінійний регулятор напруги. Ось чому деякі з низьковольтних технологій швидкої зарядки 5В, наприклад, від Huawei та OPPO, пропонують більшу потужність, ніж версії з високою напругою перемикання напруги від Qualcomm та Samsung.

Найновіша технологія Pump Express MediaTek відповідає як режиму комутації, так і лінійній зарядці регулятора.

На діаграмі вище показано, як PumpExpress 3.0 і 4.0 MediaTek вдається досягти до 5А струму зарядки. Якщо підключений кабель 5А, його технологія обходить звичайний комутаційний зарядний пристрій для включення більш високого струму. У цьому випадку схема узгоджує необхідну напругу по лініях передачі даних, піднімаючи та знижуючи напругу зарядки Vbus для досягнення максимальної ефективності.

Загорнути

Швидка зарядка охоплює цілий спектр різних можливих технологій, кожна з яких має свої плюси та мінуси. Почасти тому на ринку існує так багато різних стандартів, оскільки компанії застосовують власні підходи до прискорення зарядки та максимального довголіття акумулятора.

Кілька поколінь тому висока зарядка напруги стала нормою, і тепер технології впроваджують низькі керовані напруги та високі струми, щоб ще більше підвищити швидкість. Однак це потребує більш товстих кабелів і додає ще одного головного болю сумісності.

USB Подача живлення вже досить широко прийнята. Ймовірно, це буде основою всіх стандартів зарядки USB, що рухаються вперед, хоча ми, швидше за все, побачимо компанії експериментувати зі своїми ще швидшими рішеннями на підтримку цього універсального стандарту.

Пов'язані

• Ось найкращі телефони з акумуляторами швидкої зарядки
• Ось найкращі зарядні пристрої Samsung Galaxy
• Швидкий заряд 3.0 пояснив: що потрібно знати
• Найшвидші кабелі для зарядки - який із них найкращий?
• 6 поширених міфів про акумулятори, напевно ви вірите
• Як виправити проблеми зі спуском акумуляторів Android та продовжити термін служби акумулятора
• Android-смартфони з найкращим часом роботи акумулятора
• Найкращі телефони з бездротовою зарядкою
•  Звички заряджати, щоб збільшити термін служби акумулятора
• Кращі бездротові зарядні пристрої - який вибір?