Принцип роботи швидкої зарядки

Поки акумулятори, здатні забезпечити високу ємність при малих розмірах, знаходяться на стадії ранніх прототипів, технологічні компанії знайшли інший спосіб полегшити життя власникам потужних смартфонів - швидку зарядку. Однак домовитися про єдиний стандарт виробники не змогли, і зараз існує близько десятка технологій швидких зарядок, кожну з яких повинен підтримувати не тільки смартфон, але і блок живлення. Розібратися в такому різноманітті важко, але ми зробили це. Ми докладно розповімо про існуючі стандарти, а також відповімо на хвилюючі питання спільного про сумісність і безпеки.

Щоб наповнити батарею швидше, потрібно зарядний пристрій більшої потужності. Якщо в звичайних зарядках напруга становить 5 В, а сила струму - до 2-2,5 А, то в швидких значення цих параметрів можуть доходити до 20 В і 5 А відповідно. Крім того, на відміну від класичних «повільних» зарядних пристроїв, більшість швидких є розумними і вміють спілкуватися зі смартфоном зі спеціального протоколу. Найбільш яскравий приклад - технологія Quick Charge 3.0 від Qualcomm. При використанні QC 3.0 смартфон безперервно посилає зарядного пристрою інформацію про стан акумулятора, на підставі якої блок живлення регулює вихідну потужність, змінюючи напругу і силу струму. В Qualcomm технологію розумного перемикання режимів назвали INOV - Intelligent Negotiation for Optimum Voltage, тобто інтелектуальне визначення оптимального напруги.

Найбільшу потужність блок живлення видає при зарядці майже зовсім пуста батарея - саме тому розробники стандартів швидкої зарядки так люблять оцінити їх ефективність за часом заряду перших 50% батареї. Наприклад, Quick Charge 3.0 на початку зарядки використовує напругу 20 В, а потім знижує його аж до 3,2 В з кроком в 200 мВ.

З вищесказаного випливає, що для функції швидкої зарядки необхідно користуватися комплектним зарядним пристроєм. Якщо його немає або блок живлення вийшов з ладу, то можна придбати сторонній, але обов'язково сертифікований аксесуар. Підробки швидких зарядок поки не дуже поширені, але з цією технологією коштує бути максимально обережним: підзарядка батареї в непередбаченому режимі може привести до виходу гаджета з ладу або навіть пожежі.

стандарти

До теперішнього часу своїм стандартом швидкої зарядки обзавівся практично кожен великий виробник смартфонів і чіпсетів. Ми почнемо з найбільш поширених, але постараємося згадати про всі існуючі, а також перспективних стандартах.

Quick Charge. Технологія компанії Qualcomm під назвою Quick Charge стала першою серед стандартів швидкої зарядки і до сьогоднішнього дня обзавелася вже третім оновленням. Заявлена вихідна потужність аж до 24 Вт і вище, але більшість зарядних пристроїв для смартфонів з підтримкою технологій QC 2.0 і QC 3.0 з INOV здатні видавати до 18 Вт, динамічно регулюючи напругу в діапазоні від 3,2 до 20 В. У всіх промо-матеріалах вказується, що з даною технологією працюють тільки гаджети з процесорами Qualcomm - для версії Quick Charge 3.0 необхідний Snapdragon 820, 620, 618, 617 або 430. Однак її можна знайти і в смартфонах з іншими SoC, наприклад, Samsung Galaxy S7 підтримує Quick Charge 2.0 . Уже випущено чимало девайсів з підтримкою і третьої версії стандарту, включаючи LG G6. Представлений на MWC 2017 флагман корейського виробника оснащений акумулятором ємністю 3300 мАг, повністю зарядити який вийде за 96 хвилин.

Починаючи з QC 2.0 пристрої можуть бути сертифіковані відповідно до класу А або класом В. Згідно з інформацією Qualcomm, зарядки класу А здатні забезпечити потужність до 24 Вт з кабелем micro-USB і до 36 Вт з кабелем USB Type-C, а пристрої класу В досягають 60 Вт і більше. Однак останніх зникаюче мало (нам вдалося знайти автомобільну зарядку для ноутбука з підтримкою цієї технології), а сертифікація по класу А, судячи з усього, не визначає мінімальні вимоги. Так чи інакше, для більшості масових гаджетів (і смартфонів, і блоків живлення) з підтримкою Quick Charge максимальна потужність обмежена 18 Вт.

Восени минулого року Qualcomm представила четверту версію Quick Charge, яка зможе зарядити акумулятор на 2750 мАг до 50% за 15 хвилин (на 20% швидше в порівнянні з QC 3.0). Точні характеристики майбутніх зарядок поки невідомі, тому нам залишається чекати смартфонів на чіпсеті Snapdragon 835, що підтримує нову технологію.

TurboPower. Розробка компанії Lenovo, випущена під брендом Motorola, заснована на стандарті Quick Charge 2.0 і має з ним зворотну сумісність. Головною відмінністю TurboPower стала збільшена потужність - 25,8 Вт проти типових 18 Вт у QC 2.0. Технологію TurboPower підтримують смартфони Moto X Pure Edition і Droid Turbo 2, але поки незрозуміло, чи буде Lenovo розвивати стандарт далі і використовувати його в своїх апаратах.

Pump Express. Найближчий конкурент Quick Charge - власна технологія компанії MediaTek під назвою Pump Express, яка встигла отримати вже третю версію. Особливістю Pump Express 3.0 є пряма (минаючи вбудований контроллер) зарядка акумулятора, коли стеженням за температурою і режимом роботи займається блок живлення. Для підтримки Pump Express 3.0 девайс обов'язково повинен мати порт USB Type-C, а також один з підтримуваних SoC (точний список компанія не повідомляє). Але, як і у випадку з Quick Charge, інформацію про сумісність з Pump Express необхідно уточнювати для кожного конкретного смартфона. Наприклад, підтримку стандарту отримав Meizu Pro 6 з акумулятором на 2560 мАг, який можна зарядити до 100% всього за годину.

Adaptive Fast Charging. З швидких зарядок виробників смартфонів найвідоміший і поширений, напевно, стандарт компанії Samsung, який підтримується всіма смартфонами S-серії починаючи з Galaxy S6 і гаджетами лінійки Note починаючи з Galaxy Note 4. Максимальна потужність Adaptive Fast Charge становить 15 Вт при напрузі 9 В - цього вистачає, щоб за півгодини наполовину зарядити акумулятор Galaxy Note 5 на 3000 мАг.

VOOC Flash Charging / Dash Charge. Осторонь від гонки швидких зарядок не залишилася і компанія BBK, що реалізувала відразу два різних стандарту. Під брендом Oppo була представлена технологія VOOC Flash Charging, яка здатна забезпечити потужність 25 Вт при звичайному напрузі в 5 В. На даний момент VOOC підтримують сім різних смартфонів Oppo. Наприклад, Oppo Find 7 з батареєю на 3000 мАг за півгодини може зарядитися на 75%.

Що стосується Dash Charge, то стандарт вперше з'явився разом зі смартфоном OnePlus 3. Відмінність від VOOC, Dash Charge став трохи менш потужним: при напрузі в 5 В він дає лише 20 Вт для зарядки апарату. Інша помітна відмінність - підтримка зарядки тільки комплектним кабелем. OnePlus 3 завдяки Dash Charge може зарядитися до 63% за 30 хвилин, а повна зарядка займає 75 хвилин.

Super Charge. Швидка зарядка Huawei здатна похвалитися не тільки нехитрою назвою, але і непоганими характеристиками: максимальна потужність до 22,5 Вт при напрузі 5 В. Працюють з цією технологією поки тільки Huawei Mate 9 і Huawei P10 / P10 Plus. Флагман оснащений батареєю ємністю 4000 мАг, яку за півгодини вийде зарядити до 57%.

Super mCharge. Найбільш перспективною технологією на даний момент є розробка компанії Meizu, показана на MWC 2017. Блоки живлення Super mCharge при напрузі 11 В зможуть видавати зовсім вже неймовірну потужність в 55 Вт - значення, яке очікуєш від зарядного пристрою ультрабука, але ніяк не смартфона. Це дозволяє зарядити батарею на 3000 мАг всього за 20 хвилин. Крім підтримки з боку смартфона і зарядного пристрою для Super mCharge потрібен спеціальний кабель, здатний працювати на такій великій потужності. Однак поки незрозуміло, як саме блок живлення буде визначати тип кабелю (і чи буде взагалі), адже вставлений в зарядний пристрій Super mCharge кабель з AliExpress легко може стати причиною пожежі. Робочі прототипи блоку живлення і смартфона зі спеціальною батареєю, як ми вже згадували вище, були показані в Барселоні, а випустити перше масове пристрій з підтримкою даної технології Meizu обіцяє в кінці цього або початку наступного року.

USB Power Delivery - майбутній галузевий стандарт?

Ситуація з величезною кількістю конкуруючих технологій на ринку не подобається Google. Власник екосистеми хоче впровадити для всіх Android-пристроїв єдиний стандарт швидкої зарядки через порт USB Type-C. Незважаючи на те що стандарт під назвою USB Power Delivery з'явився ще три роки тому, він до цих пір не отримав широкого розповсюдження. Але незабаром все може змінитися: крок назустріч Google вже зробила компанія Qualcomm, яка повідомила про сумісність Quick Charge 4 з USB PD. За нею напевно підуть і інші виробники.

Особливістю USB Power Delivery є підтримка великої кількості профілів, що підходять для зарядки будь-яких пристроїв, від смартфонів до потужних ноутбуків. Поки робота USB PD передбачена в наступних режимах: 5 В / 2 А (10 Вт), 12 В / 1,5 А (18 Вт), 12 В / 3 А (36 Вт), 12-20 В / 3А (до 60 Вт) і 12-20 В / 4,75-5 А (до 100 Вт). Незважаючи на такі можливості і підтримку Google, широкого поширення USB Power Delivery серед Android-смартфонів можна очікувати не раніше ніж через пару років.

Для зручності ми занесли характеристики перерахованих вище типів швидких зарядок в одну таблицю:

Розробник	технологія	напруга	максимальна потужність
Qualcomm	Швидка зарядка 2,0	5/9/12/20 В	> 15 Вт
Qualcomm	Quick Charge 3.0	3,2-20 У	> 15 Вт
Lenovo (Motorola)	TurboPower	5/9/12 В	25,8 Вт
Samsung	Адаптивна Швидка зарядка	5/9 У	15 Вт
ББК (Оппо)	VOOC зарядки спалаху	5 У	25 Вт
ББК (OnePlus)	Даш Charge	5 У	20 Вт
Huawei	супер Charge	5 У	22,5 Вт
Meizu	супер mCharge	11 В	55 Вт
USB реалізатори Форум	USB Power Delivery	5/12/20 В	100 Вт

Сумісність і безпеку

Різноманіття технологій швидких зарядок часто викликає питання про їх сумісності. Крім того, до цих пір існує кілька міфів про те, як правильно заряджати сучасні літій-полімерні акумулятори. Нижче ми постараємося прояснити ці питання.

Наскільки сумісні пристрої швидкої зарядки?

Відсутність єдиного стандарту або хоча б домовленості між великими виробниками призвело до того, що в цілому сумісність між різними технологіями швидкої зарядки відсутня. Рідкісний виняток - стандарт TurboPower від Lenovo, який заснований на Quick Charge 2.0 і повністю з ним сумісний. Крім того, деякі смартфони здатні підтримувати відразу декілька технологій. Найбільш відомий приклад - флагмани Samsung, більшість яких можуть заряджатися як від фірмового Adaptive Fast Charging, так і від Quick Charge 2.0. Дати якийсь універсальний рада тут складно: в кінцевому підсумку все залежить від виробника і конкретної моделі смартфона. Тому, якщо вам знадобилося придбати для свого гаджета новий блок живлення з підтримкою швидкої зарядки, краще уточнити його сумісність з існуючими стандартами у виробника. Однак точно не варто чекати підтримки Quick Charge від смартфонів на Mediatek і Pump Express - від гаджетів на платформі Qualcomm.

Що буде, якщо спробувати зарядити швидкої зарядкою смартфон, який її не підтримує або підтримує інший стандарт?

В обох випадках - нічого страшного. Більшість швидких зарядок має базовий режим, відповідний для зарядки будь-яких гаджетів. У ньому напруга обмежується 5 В, а вихідний струм - 2-3 А. Тому не варто турбуватися про те, що ви пошкодите швидкої зарядкою підтримуваний девайс.

Чи не скорочують чи швидкі зарядні пристрої термін служби акумулятора?

Поступової деградації схильні всі типи батарей, це відбувається через недовговічності використовуваних в них матеріалів. Даний процес можуть значно прискорити два фактори: температура і швидкість заряду. Перший фактор не став великою проблемою для швидких зарядок, оскільки вони моніторять температуру акумулятора і при необхідності обмежують струм або зовсім відключають його. Що стосується швидкості заряду, то для максимальної тривалості життя батареї не варто заряджати її струмом вище, ніж 1С. С - це одночасно і ємність акумулятора, виражена в ампер-годинах, і сила струму зарядного пристрою.

Наприклад, якщо при зарядці батареї ємністю 3600 мАг сила струму становить 3,6 А, то можна говорити про струмі зарядки в 1С. Частина швидких зарядок підходить під таке обмеження, але для деяких технологій даний показник складає до 2С, що здатне негативно позначитися на терміні служби батареї. Втім, Meizu стверджує, що при використанні Super mCharge ємність акумулятора впаде не більше ніж на 20% за 800 циклів. Це входить в термін служби більшості літієвих акумуляторів навіть без використання швидкої зарядки. Чи справді все так райдужно - дізнаємося через кілька років, але поки боятися швидких зарядок точно не варто. Якщо існуючі технології і викликають додатковий знос батареї, то він дуже незначний і укладається в статистичну похибку.

висновок

У доступному для огляду майбутньому нам навряд чи варто очікувати переходу виробників на єдиний уніфікований стандарт: навпаки, більш імовірно, що список технологій швидких зарядок згодом поповниться ще парочкою. Виходячи з цього, наостанок підсумуємо інформацію, яку необхідно мати на увазі.

1. Якщо ви хочете купити смартфон з швидкою зарядкою, не варто сліпо довіряти сайту виробника процесорів, що стверджує, що SoC в обраному гаджет підтримує швидку зарядку. Останнє слово завжди залишається за виробником девайса, а тому таку інформацію слід шукати на його сайті.
2. Перед покупкою нового блоку живлення перевірте, які саме стандарти швидкої зарядки підтримує ваш апарат і пам'ятайте, що їх може бути кілька.
3. Не варто боятися заряджати свої пристрої з використанням швидких технологій. Вони надають мінімальний вплив на термін служби батарей, та й навіщо ще потрібні корисні розробки, як не для використання їх «на повну котушку»?

Автор тексту: Володимир Терехов

джерело: 4pda.ru

iReader