Емкость аккумуляторов современных смартфонов постоянно растет, но и энергопотребление тоже увеличивается. Увеличение объема батареи положительно сказывается на автономности, но приводит к увеличению времени зарядки и производители активно внедряют поддержку ускорения этой функции.
Быстрая зарядка в смартфоне – это технология, которая работает по принципу увеличения силы тока, который подается на батарею от блока питания. Изначально блоки питания для зарядки мобильных устройств выдавали напряжение 5 В с силой 500-1000 мА. Но при таких параметрах теоретически за час можно восполнить на более 1000 мАч емкости аккумулятора смартфона. На практике это значение еще меньше, так как чем больше заряжена батарея – тем сильнее приходится уменьшать силу тока.
Принцип работы быстрой зарядки в смартфоне
Самым первым способом ускорить процесс зарядки стало повышение силы тока. Ранние технологии позволили выдавать силу тока до 2 ампер, при напряжении 5 вольт, что давало мощность в 10 ватт. Однако дальше двигаться таким путем оказалось сложно: для больших токов требуются толстые провода, так как от этого зависит сопротивление жил. С некачественным кабелем даже 2 А получить нелегко, так как возникнут просадки.
Использовать кабель с большим сечением жил проблематично, поэтому производители решили пойти путем увеличения напряжения, при сохранении прежней силы тока. Однако литиевые аккумуляторы требуют для заряда напряжения в узком диапазоне, подать «чистые» 12 В на контакты нельзя. Чтобы решить проблему, были разработаны специальные контроллеры заряда, которые встраиваются в чипсет или на материнскую плату. Они принимают напряжение выше 5 вольт, преобразуя его в оптимальное для аккумуляторных ячеек.
Виды быстрой зарядки для смартфонов
Для того, чтобы повысить скорость зарядки, производители комплектующих для смартфонов разрабатывают новые технологии быстрой зарядки. Компания Qualcomm предлагает QuickCharge, у MediaTek имеется конкурирующая PumpExpress, а у OPPO – аналог под названием VOOC. Samsung предлагает пользователям Fast Adaptive Charging. В смартфонах Asus имеется поддержка Asus BootMaster, в Motorola – TurboPower, а в Huawei – SmartPower.
Актуальные поколения QuickCharge и PumpExpress способны использовать разные напряжения, блоки питания могут выдавать от 5 до 12 В. Зарядное устройство взаимодействует с контроллером заряда, от которого получает «подсказки», какой ток и напряжение следует выдать в данный момент. Может использоваться как ступенчатое регулирование (5, 9, 12 В и т.д.), так и плавное (от 3,2 до 20 В, с шагом 200 мВ, применяется в QuickCharge 3.0).
Так как за беспроводную зарядку отвечает чипсет, то именно от него зависит тип используемой технологии. Самостоятельными можно считать методы Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei, то есть, компаний, производящих чипсеты. Особняком стоит VOOC от Oppo. Она реализована за счет использования многоячеечных аккумуляторов, способных заряжаться параллельно. За счет этого «залить» 2500 мАч можно всего за 15 минут.
Другие технологии быстрой зарядки – это, как правило, вариации на базе QuickCharge, названные другим именем. А в целом – все они используют один принцип: сначала блок питания постепенно увеличивает ток и напряжение, подбирая максимально возможные параметры, потом на максимальной мощности происходит зарядка до 50-70 % емкости, а дальше – идет плавное снижение силы тока и напряжения.
Вредна ли беспроводная зарядка в смартфонах?
Литиевые (литий-ионные и литий-полимерные) аккумуляторы смартфонов чувствительны к силе заряда. Использование некачественного ЗУ, зарядка и разрядка с чрезмерно большими токами могут сокращать их ресурс, поэтому имеют место утверждения о вредности быстрой зарядки.
На самом деле, контроллер питания – достаточно сложно устройство, которое способно подбирать оптимальный режим пополнения емкости. Пока плотность заряда в ячейке аккумулоятора невысокая – он подбирает максимально возможную мощность зарядки. С повышением плотности химические процессы в аккумуляторе ускоряются, усиливается нагрев (а вредит именно он). Контроллер фиксирует это и уменьшает мощность питания, чтобы предотвратить нагрев. Как итог, температурный режим поддерживается в норме, негативное воздействие на аккумулятор сводится к минимуму.
В интернете часто всплывают новости о взрывах смартфонов, а страшилки про то, что это происходит из-за быстрой зарядки, очень распространены. В теории такое действительно возможно, однако часто проблема – не в технологии быстрой зарядки, а в неисправном оборудовании. Использование некачественных блоков питания и кабелей, пользование смартфонов с поврежденным аккумулятором, деформированным корпусом и т.д. – вот главные причины взрывов и возгораний.
Чтобы избежать пожара, взрыва или просто вздутия аккумулятора – достаточно соблюдать несколько простых правил. Нельзя накрывать заражающийся смартфон подушкой или другим предметом, оставлять его заряжаться на нагретом летним солнцем подоконнике или панели автомобиля. Также не рекомендуется использовать кабели и блоки питания сомнительного происхождения.
mobcompany.info
Раньше мы рассказывали, как работает беспроводная зарядка. Теперь настало время быстрых зарядок — как они работают, за счёт чего достигается скорость и какие телефоны с этой зарядкой не совместимы.
О чём речь
Почти все современные телефоны поддерживают стандарт быстрой зарядки Quick Charge, он же QC. А на переносных аккумуляторах можно часто увидеть значок Power Delivery. Все эти знаки говорят нам, что смартфон можно зарядить плюс-минус за полчаса или даже быстрее, а в иных случаях можно зарядить даже ноутбук.
Чтобы это работало, нужно чтобы этот стандарт одновременно поддерживали:
- телефон или ноутбук;
- зарядное устройство;
- кабель, по которому идёт зарядка.
Если одно из этих устройств быструю зарядку не поддерживает, то и заряжаться гаджет тоже быстро не будет.
План
Чтобы понять, как это хозяйство работает, нам нужно пройти такие этапы:
- Как устроен аккумулятор и что нужно, чтобы заряжать его быстрее.
- Как заряжали аккумуляторы до быстрой зарядки.
- Что придумали и в чём был нюанс.
- Как это происходит теперь.
- Что будет дальше.
Принцип работы аккумулятора
В телефоне стоит аккумулятор — это устройство, которое накапливает электрический заряд и отдаёт его на работу смартфона.
Если сильно упростить, то аккумуляторы состоят из двух электродов и токопроводящей среды (электролита):
При подключении к аккумулятору электроприбора ионы с одного электрода начинают переходить к другому, и это создаёт нужное напряжение между ними:
При зарядке процесс идёт в обратную сторону: под действием внешнего тока ионы возвращаются обратно к первому электроду:
👉 А вот главный секрет: чем большую силу тока в амперах мы прикладываем, тем быстрее ионы возвращаются на место. То есть, чтобы накачать аккумулятор электричеством быстрее, нужно просто залить в него больше электричества с большей силой.
Как было до быстрой зарядки
До распространения USB у каждого мобильного телефона были свои стандарты зарядки: инженеры сами решали, как запитывать свои телефоны, и делали для них собственные блоки питания. Это было неудобно: если у тебя «Филипс», то зарядное устройство от «Нокии» тебе может не только не подойти, но и в некоторых случаях сломать твой телефон.
Потом с начала 2000-х в разных странах стали принимать законы, которые обязывали производителей не выделываться, а ставить на свои телефоны USB-зарядку. Это была такая мера защиты потребителя — чтобы можно было купить телефон отдельно, зарядное устройство отдельно, а в случае чего зарядить телефон от компьютера.
Но в тот момент существовал стандарт, который ограничивал силу тока по USB. Устройства должны были работать под напряжением 5 вольт с максимальной мощностью 5 ватт (соответственно, они должны требовать силу тока 1 ампер, потому что 5 вольт × 1 ампер = 5 ватт). Позднее стандарт расширили и разрешили делать зарядные устройства до 10 ватт.
Получалось, что, если у тебя в телефоне аккумулятор на 2—3 тысячи миллиампер часов, на зарядку одним ампером нужно было 2—3 часа, двумя амперами — час-полтора. Всё равно довольно долго.
Что придумали
Инженерам было страшно неудобно, что по USB можно передавать так мало тока. Например, у тебя был ноутбук: чтобы он работал, тебе нужно было 45 ватт мощности — чтобы крутить вентиляторы, питать процессор и диски, светить большим экраном и издавать звуки. По USB ты его никак не запитаешь, нужен отдельный блок питания — а это неудобно.
Инженеры решили упростить себе жизнь: внести изменения в стандарт USB, чтобы он мог поддерживать не 5 и не 10 ватт, а 20, 50 или даже 100 Вт. Задел был на то, чтобы запитывать от USB более мощные устройства — те же ноутбуки.
Но была проблема: если одновременно во всём мире сказать, что теперь по USB идёт другой ток, то что делать со старыми устройствами? Например, если у вас старый телефон, который работает на 5 вольтах, а вы в него воткнёте зарядное устройство на 20 вольт — что с ним станет? В лучшем случае сгорят регуляторы напряжения и телефон выключится. В худшем — сгорит сам телефон.
Тогда придумали, что протокол USB будет умным: теперь между источником тока и приёмником тока будет диалог, типа такого:
— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Н-н-нада?
— Да, здарова. Дай мне, пожалуйста, 15 вольт.
— На тебе 15 вольт. Приятной зарядки!
А если устройство старое, то диалог будет таким:
— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Желаете?
— …
— Желаете, спрашиваю?
— …
— Похоже, вы не желаете. На всякий случай дам вам 5 вольт.
Как быстрая зарядка заряжает аккумулятор
И вот мы берём два устройства с контроллерами QuickCharge. Соединяем их проводом, в нём тоже есть контроллер. Три контроллера договариваются между собой, какой им сейчас нужен ток. Зарядное устройство даёт этот ток. Все счастливы.
Чтобы зарядка шла ещё эффективнее, телефон смотрит на показатели батареи и процент заряда, чтобы скорректировать ток. Например, в самом начале он может заряжать большим током, а потом постоянно его снижать, чтобы не навредить батарее. Но для этого зарядка тоже должна поддерживать плавное снижение отдаваемой мощности.
С каждой пятилеткой протоколы быстрой зарядки становятся всё более навороченными как на устройствах, так и на зарядниках. Например, компьютеры Apple в последней операционке изучают ваши привычки: во сколько вы ложитесь и встаёте. И чтобы не насиловать батарею всю ночь, они её нежно разряжают, а потом быстро её накачивают за час до вашего пробуждения. Батарее такое на пользу, а вы и не знали, что ваш ноут специально зарядился ровно к вашему пробуждению.
Требования к проводам
Если у вас зарядный провод рассчитан на 5 ватт, под нагрузкой 45 ватт он может перегреваться и плавиться. Поэтому теперь в провода тоже встраивают контроллеры, которые говорят зарядному устройству: «Я рассчитан максимум на такую-то нагрузку». Соответственно, зарядное устройство больше не отдаст.
Получается, что быстрая зарядка — это когда у нас три подходящих устройства, которые договорились между собой заряжаться на условных 20 вольтах, 3 амперах. Получается мощность 60 Вт — это в 12 раз больше, чем по стандартному USB. На такой мощности можно заряжаться в 12 раз быстрее.
Как быстрая зарядка влияет на аккумулятор (и что будет дальше)
Раньше из-за перегрузки аккумулятора он мог перегреться, выйти из строя или даже взорваться. Сейчас контроллеры постоянно следят за температурой и снижают ток, если идёт перегрев.
А ещё современные аккумуляторы спокойно выдерживают стандартные 500—800 циклов даже быстрой зарядки, поэтому вывод такой: если заряжать блоком питания из комплекта с телефоном, то быстрая зарядка не испортит ваш аккумулятор быстрее, чем обычная. Всё дело в количестве циклов и правильности работы алгоритмов.
Но в целом физика и химия аккумулятора всё ещё несовершенна: это всё ещё довольно примитивная технология, аккумуляторы имеют свойство изнашиваться и «стареть», для их производства нужны токсичные и редкоземельные элементы. Некоторые аккумуляторы натурально взрываются. Поэтому учёные очень серьёзно исследуют возможности альтернативных аккумуляторов — например на графене.
Наши внуки наверняка будут ходить с пластинчатыми аккумуляторами толщиной как наши кредитные карты, которые будут заряжаться от тепла и движения. И для них съёмный аккумулятор от «Нокии» будет выглядеть так же дико, как для нас выглядят «телефоны-кирпичи» из начала 1990-х. Но пока так. Берегите аккумы!
Сегодня практически невозможно представить жизнь без мобильного телефона, поскольку он позволяет нам не только всегда оставаться на связи, но и является нашим помощником и центром развлечений в течение дня. С каждым годом пользователи все больше и больше времени проводят с телефоном. Поэтому производители не только стали устанавливать в телефоны более ёмкие аккумуляторы для увеличения автономности работы, но и стали добавлять в свои устройства быструю зарядку, которая позволяет на запредельной скорости зарядить телефон. Поскольку дефицит времени с каждым днем становится более заметным, и если еще пару лет назад пользователь мог с легкостью потратить 3-4 часа на зарядку телефона, то в настоящее время для многих это является непозволительной роскошью. Однако, несмотря на значительный плюс данной технологии до сих пор нет внятного ответа на вопрос: убивает ли быстрая зарядка аккумулятор на телефоне? Из-за этого появилось огромное количество разнообразных мифов об этой технологии. Итак, давайте разбираться.
Содержание
- Быстрая зарядка и принцип её работы
- Можно ли использовать сторонние комплектующие?
- Что не рекомендуется делать в процессе быстрой зарядки
- Можно ли оставлять телефон на ночь на быстрой зарядке?
- Вывод
Быстрая зарядка — это современная технология позволяющая максимально быстро зарядить ваш телефон за счет повышенной мощности тока поступающего в аккумулятор телефона через кабель и блок питания. Принцип её работы заключается в увеличении силы тока или напряжения, либо одного и второго вместе, для увеличения общей мощности. В отличие от классических «медленных» зарядных устройств, в которых обычно напряжение 5 В, а сила тока — до 2-2,5 А, то для быстрой зарядки требуется мощное зарядное устройство с более серьезными параметрами, например, 20 В и 5 А. Кроме того, большинство быстрых зарядок являются умными, поскольку умеют общаться с телефоном по специальному протоколу и при правильном использовании не могут нанести большего вреда, чем обычная медленная зарядка.
Процесс быстрой зарядки происходит в несколько последовательных этапов. Каждый современный телефон оснащен контроллером питания — это небольшая микросхема предназначенная для регулировки процесса подачи электрического тока к аккумулятору вашего телефона. После подключения телефона к электросети контроллер вместе с блоком питания определяют оптимальную мощность для быстрой зарядки. И только после этого начинается сам процесс зарядки. Когда заряд аккумулятора достигает 50% — 70%, в зависимости от модели, то мощность снижается и начинается медленная зарядка, она также известна как режим дозарядки. Это делается из-за того, что чем быстрее заряжается аккумулятор, тем быстрее он изнашивается. Чтобы максимально продлить срок его службы после достижения определенного значения заряда количество тока приходящего в телефон плавно снижается. Наверняка многие замечали, что чем ближе телефон к 100% тем медленнее он заряжается. Кроме того, это также позволяет избежать перегрева аккумулятора и его излишнего износа. Поэтому быстрая зарядка не вредит аккумулятору вашего телефона больше чем обычная. Но, конечно есть некоторые исключения.
К сожалению, единый стандарт для быстрой зарядки отсутствует, но хуже то, что совместимость этих стандартов достаточно плохая. Плюс ко всему практически каждый производитель старается придумать свой уникальный стандарт зарядки, но при этом нет никакой гарантии, что ваш телефон будет полностью совместим с новым стандартом. Стоит понимать, если ваш телефон поддерживает только Power Delivery, а вы купили несоответствующую быструю зарядку, например, даже от именитого производителя как Samsung, то естественно данная технология просто-напросто не будет работать. Заряжать свой телефон вы конечно сможете, но процесс зарядки будет происходить не на высокой, а на пониженной мощности.
Кроме того, использование сторонних комплектующих, которые мы так любим покупать из-за низкой стоимости в итоге это может привести к износу аккумулятора. Поэтому нужно быть чрезвычайно осторожным. Экономить на этом уж точно не стоит, да и экономия получается сомнительная. Если вы хотите пользоваться всеми плюшками быстрой зарядки, то необходимо использовать только оригинальные комплектующие от производителя. Поскольку главный противник безопасной быстрой зарядки считается перегрев, в результате этого греется не только аккумулятор, но и разъем, кабель, а также блок питания. Конечно, если использовать только оригинальные комплектующие для системы, то в каждом элементе предусмотрены датчики и контролеры тока, которые в процессе зарядки общаются между собой и следят за всеми параметрами тока и температурой. Поэтому, чтобы система работала соответствующим образом с минимальным риском перегрева, который может привести к износу аккумулятора, то про экономию на оригинальных комплектующих стоит навсегда забыть.
Стоит отметить, что многие производители не рекомендуют накрывать телефон какой-либо тканью, предметом, одеждой или использовать достаточно плотные чехлы для мобильных телефонов во время быстрой зарядки — это может способствовать перегреву устройства. Поскольку изначально устройство проектируется таким образом, что использование чехлов, а особенно плотных не предусмотренно.
Кроме того, существует множество различных инцидентов связанные с возгоранием различной техники именно по этой причине. Но бывают случаи, когда возгорание устройства происходит именно из-за ошибок, которые произошли на стадии производства. Наверняка многие из нас помнят случай, когда Samsung Galaxy Note 7 взорвался в руках шестилетнего ребенка.
Также во время быстрой зарядки рекомендуется не пользоваться телефоном по возможности, поскольку включённый дисплей и процессор в активном состоянии дают дополнительное тепло. В результате этого в лучшем случае скорость быстрой зарядки может хоть и не существенно, но снизится, а в самом худшем случае, это может привести даже к деградации аккумулятора. Поэтому, чтобы обезопасить свой телефон, то стоит прислушаться к подобным советам.
Многих из нас также интересует еще один вопрос: можно ли оставлять телефон на ночь на быстрой зарядке или нет? Ответ — да, конечно. Поскольку современные модели телефона достаточно умные, они хорошо умеют регулировать зарядку таким образом, чтобы долго не держать заряженный на 100% телефон. После того как ёмкость аккумулятора заполнится на 100% телефон просто перестает получать заряд. Поэтому угрозы перезаряда аккумулятора в современных моделях практически нет. Вы можно смело ставить телефон как на обычную, так и быструю зарядку на всю ночь. Однако это не означает, что привычка оставлять телефон на зарядке каждую ночь достаточно хорошая.
Пользоваться быстрой зарядкой для телефона конечно можно и даже нужно, поэтому покупая новый телефон с поддержкой данной технологии не забивайте ей пользоваться или какой вообще смысл в его покупке. Современная система быстрой зарядки — это не просто блок питания с повышенной мощностью, но и достаточно умный программно-аппаратный комплект, который при правильном обращении не вредит и не убивает аккумулятор в большей степени чем обычная медленная зарядка, при этом обеспечивает зарядку вашего телефона за достаточно короткое время благодаря запредельной скорости. Категорически не рекомендуется использовать дешевые комплектующие от непроверенных производителей, которые зачастую в значительной степени и при этом в достаточно короткий промежуток времени хорошо изнашивают любой аккумулятор на телефоне. Стоит отметить, что такой результат пользователь получает в не зависимости какую зарядку он использует: быструю или обычную. Результат в обоих случаях будет одинаковый. Поэтому если придерживаться достаточно простых рекомендаций быстрая зарядка не навредит аккумулятору, да и на неё уходят минуты, а не часы, как на обычную. На этом все. Всем спасибо за внимание.