Conţinut

• Standardele de încărcare rapidă explicate
• USB Power Delivery
• Încărcare rapidă Qualcomm
• Alte standarde
• Cum să încărcați rapid o baterie cu litiu-ion
• Încărcare rapidă la înaltă tensiune?
• De ce să folosiți tensiuni mai mari?
• Învelire
• Legate de

Încărcarea rapidă este o caracteristică indispensabilă în telefoanele de astăzi. Ne menține bateriile încărcate în zilele aglomerate. Cu toate acestea, există o varietate de standarde diferite de la companii diferite. Unele funcționează numai cu cabluri și încărcătoare specifice, în timp ce altele folosesc tensiuni mai mari. Totul poate deveni un pic confuz, așa că suntem aici pentru a înțelege acest lucru.

Pe scurt, încărcarea rapidă crește curentul trimis bateriei pentru a-și umple mai repede capacitatea. Specificația USB de bază trimite doar 0,5 amperi (A) de curent folosind 5 volți (V) pentru doar 2,5 watt (W). Tehnologiile de încărcare rapidă stimulează aceste cifre. SuperCharge 10V / 4A de la Huawei produce 40W, iar cea mai recentă încărcare rapidă adaptivă a Samsung produce 15W suc. Unele companii chineze se mândresc chiar cu tehnologii de încărcare care pot atinge până la 100W. Toate serviciile de încărcare rapidă au o temă comună - mai multă putere.

Aceasta este doar o privire de ansamblu de bază. Cum se acumulează de fapt o baterie este mai complicat. Înainte de a ajunge la asta, să analizăm mai detaliat diferențele dintre toate aceste standarde de încărcare rapidă.

Standardele de încărcare rapidă explicate

USB Power Delivery

USB Power Delivery (USB-PD) este specificația oficială de încărcare rapidă publicată de USB-IF încă din 2012. Standardul poate fi utilizat de orice dispozitiv cu port USB, cu condiția ca producătorul său să includă circuitele și software-ul necesar. La fel ca toate standardele de încărcare rapidă, USB-PD implementează un protocol de date pentru a comunica între încărcător și telefon. Acest lucru negociază puterea maximă de tolerare atât pentru încărcător cât și pentru receptor.

USB Power Delivery aduce viteze de încărcare USB de bază pentru o putere de ieșire de până la 100 W. Cantitatea de putere disponibilă este împărțită în diferite puteri de putere, care funcționează la tensiuni diferite. Modurile de 7.5W + și 15W + sunt cele mai bune pentru telefoane, în timp ce 27W și mai sus sunt pentru laptopuri și alte dispozitive cu putere mai mare. Standardul acceptă de asemenea alimentarea bidirecțională, permițând telefonului dvs. să încarce alte periferice.

Seria Pixel Google folosește specificația oficială de livrare a energiei, iar tehnologia este acceptată în marea majoritate a smartphone-urilor emblematice de astăzi. De asemenea, Apple implementează standardul în iPhone 8, iPhone X, iPhone XS și în cele mai recente MacBooks. Cu toate acestea, multe companii preferă propriile standarde de taxare proprii.

Încărcare rapidă Qualcomm

Tehnologia de încărcare rapidă a companiei Qualcomm a fost odată standardul standard din industria smartphone-urilor, deoarece populariza încărcarea rapidă înainte de livrarea USB Power Delivery. Cea mai recentă versiune 4.0+ a Quick Charge este compatibilă cu Power Delivery, permițând viteze de încărcare mai rapide și o gamă mai largă de suport.

Quick Charge este o caracteristică opțională disponibilă cu procesoarele Snapdragon de la Qualcomm. Doar pentru că un telefon are un cip Qualcomm nu înseamnă că este compatibil cu încărcare rapidă. Chiar și așa, o gamă largă de telefoane beneficiază de suport Quick Charge, inclusiv LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus și multe altele. Există, de asemenea, un ecosistem larg de încărcătoare vechi și accesorii terțe, datorită popularității standardului.

Alte standarde

În ecosistemul pentru smartphone-uri, multe modele folosesc tehnologii interne mai degrabă decât standardele mai omniprezente de mai sus. Cu toate acestea, doar câteva dintre aceste standarde sunt cu adevărat proprietate. Mulți sunt doar livrarea de energie sau încărcarea rapidă reambalate sub un nume de marcă diferit sau prezintă anumite modificări specifice ale tehnologiei - vin în minte tehnologiile de încărcare adaptivă Samsung și turbo Charging de la Motorola.

Alții precum VOOC-ul Oppo și SuperCharge-ul Huawei funcționează diferit. Acestea cresc foarte mult cantitatea de curent pentru încărcarea de mare putere, în loc să crească tensiunea. Viteza de încărcare a acestor tehnologii proprii a crescut foarte mult de-a lungul anilor, SuperCharge, Super VOCC și WarPCharge 30 de OnePlus fiind unele dintre cele mai rapide de pe piață. Iată cum unele dintre cele mai comune tehnologii se acumulează una lângă alta.

Este posibil să se susțină mai multe standarde sau cel puțin să se asigure un anumit nivel de compatibilitate cu diferite metode de încărcare rapidă. Din păcate, acest lucru duce la o mare imprevizibilitate a vitezei exacte de încărcare pe care le veți primi atunci când utilizați telefoane cu încărcătoare diferite și chiar cabluri diferite.

După ce am testat mai multe telefoane, am constatat o mare variație a cantității de putere pe care a negociat fiecare telefon, în funcție de încărcătorul și cablul folosit. Cele mai bune rezultate sunt obținute de obicei folosind cablul și încărcătorul furnizate în cutie cu receptorul.

Cum să încărcați rapid o baterie cu litiu-ion

Acum că am acoperit standardele, să prezentăm cât de rapidă încărcarea accelerează ciclul de încărcare a bateriei. Bateriile cu ioni de litiu utilizate în smartphone-urile și alte dispozitive electronice nu se încarcă în mod liniar. Ciclul de încărcare este împărțit în două faze distincte.

Prima este tensiunea în creștere sau faza de curent constant. Tensiunea bateriei crește constant de la 2V până la vârful de aproximativ 4,2 V pe măsură ce se încarcă. Aceasta variază în funcție de bateria exactă. Bateria atrage cel mai înalt curent de vârf în această fază, care rămâne constant până la tensiunea bateriei maximă.

Tensiunea devine apoi constantă și curentul începe să scadă. Bateriile care se încarcă dincolo de acest punct atrag mai puțin curent și, prin urmare, se încarcă mai lent. Acesta este motivul pentru care primele 50 sau 60 la sută din telefonul dvs. se încarcă considerabil mai rapid.

Încărcarea bateriei se face în două faze. Tensiune de creștere / curent constant și tensiune constantă / curent de cădere. Prima fază este potrivită pentru încărcare rapidă cu curent ridicat.

Tehnologiile de încărcare rapidă exploatează faza curentă constantă. Aruncând cât mai mult curent posibil în baterie înainte de a atinge tensiunea de vârf. Prin urmare, tehnologiile de încărcare rapidă sunt cele mai eficiente atunci când bateria dvs. este mai mică de 50 la sută, dar nu prea are efect pe măsură ce treceți la 80 la sută. De altfel, încărcarea curentă constantă este cea mai puțin dăunătoare pentru sănătatea pe termen lung a bateriei. Tensiunea constantă mai mare, împreună cu căldura, dăunează vieții bateriei.

În cele din urmă, cantitatea de tensiune și curent transmise bateriei este controlată printr-un circuit al controlerului de încărcare din interiorul telefonului. Împreună cu senzorii de temperatură și tensiune, controlerul poate gestiona cantitatea de curent pentru a optimiza viteza de încărcare a bateriei și sănătatea pe termen lung.

Încărcare rapidă la înaltă tensiune?

Este posibil ca unii dintre voi să fi observat o problemă aparentă aici. Dacă bateriile cu ioni de litiu au o tensiune tipică în jur de 3 până la 4,2 V, nu este periculos să folosiți încărcătoare de înaltă tensiune?

În mod obișnuit, acest lucru ar fi cazul, dar circuitele smartphone-urilor coboară tensiunea în jos și curentul. Aceasta menține cantitatea de putere transferată la fel (P = IV), dar mută tensiunea în intervalul corect. Și nu, cablurile de încărcare rapidă nu fac conversia de tensiune AC. Dacă priviți în partea din spate a încărcătorului, veți putea să observați pictograma curentă DC curent în linie ⎓. USB este întotdeauna un sistem de alimentare cu curent continuu.

Circuitele de încărcare rapidă de înaltă tensiune utilizează o sursă de alimentare în regim de comutare, cunoscută și sub denumirea de invertor de buck. Acest circuit are o tensiune continuă de înaltă tensiune și o transformă în tensiune continuă mai mică. În mod ideal, înmulțește curentul și cu suma inversă, datorită caracteristicilor sale de „pompă de încărcare”. Este în esență un comutator care comută tensiunea de intrare pentru a încărca un condensator cu mult curent.

Acest lucru pare complicat, dar urmați graficele din dreapta. Tensiunea de intrare mare se pornește și se oprește pentru a crea un semnal PWM de la Vin. Aceasta induce un curent de „pompare” ridicat prin inductorul L în condensatorul Cout. La sarcină (baterie) vedem un curent ridicat și o tensiune medie mică (Vout).

Scăderea de la 10V / 1A la 5V produce în mod ideal 2A curent după convertor. În lumea reală, există întotdeauna o oarecare pierdere asociată cu aceste conversii (de obicei acestea sunt peste 90 la sută eficiente), disipate sub formă de căldură. Sursele de alimentare în modul comutator, de asemenea, risipesc de obicei mai puțină energie decât un regulator liniar.

De ce să folosiți tensiuni mai mari?

Există două motive principale pentru a utiliza tensiuni mai mari. În primul rând, sursele de alimentare în modul comutator sunt mai eficiente decât regulatoarele liniare care scad tensiunile prin disiparea căldurii. Acest lucru este deosebit de important pentru menținerea la rece a telefoanelor și a bateriilor noastre.

Al doilea se referă la pierderea de energie a cablurilor USB, în special la cele mai lungi. Un rezistor, cum ar fi lungimea sârmei, scade o tensiune în funcție de curentul care trece prin el (legea lui Ohm V = IR). Transmiterea aceleiași puteri folosind o tensiune mai mare și un curent mai mic pierde mai puțină putere pe lungimea cablului. Acest lucru este mai eficient și de ce rețeaua principală de energie este de sute de volți și nu de 5V.

Cu toate acestea, compromisul este că convertoarele de buck sunt mai ușor limitate curent decât regulatoarele liniare. Puterea maximă de ieșire depinde de dimensiunea inductorului, condensatorul și ondularea tensiunii, precum și frecvența de comutare, pe lângă capacitățile de putere ale tranzistoarelor. Este posibil să atingem curenți foarte mari doar printr-un regulator de tensiune liniar mai tradițional. Acesta este motivul pentru care unele dintre tehnologiile de încărcare rapidă de 5V de joasă tensiune, precum cele de la Huawei și OPPO, oferă mai multă putere totală decât versiunile de comutare cu tensiune mai mare de la Qualcomm și Samsung.

Cea mai recentă tehnologie Pump Express de la MediaTek se referă atât la modul de comutare cât și la încărcarea regulatorului liniar.

Diagrama de mai sus arată modul în care PumpExpress 3.0 și 4.0 MediaTek reușesc să ajungă până la 5A de curent de încărcare. Dacă este conectat un cablu 5A, tehnologia sa ocolește încărcătorul convențional de comutare pentru a permite un curent mai mare. În acest caz, circuitul negociază tensiunea necesară peste liniile de date, ridicând și coborând tensiunea de încărcare Vbus pentru o eficiență maximă.

Învelire

Încărcarea rapidă cuprinde o serie de tehnologii diferite, fiecare cu propriile pro și contra. Acesta este în parte motivul pentru care există atât de multe standarde diferite pe piață, deoarece companiile își asumă propriile abordări pentru a accelera încărcarea și a maximiza longevitatea bateriei.

Cu câteva generații în urmă, încărcarea de înaltă tensiune devenea norma și acum tehnologiile implementează tensiuni mai mici controlate și curenți mari pentru a spori și mai mult viteze. Totuși, acest lucru necesită cabluri mai groase și adaugă o altă durere de cap de compatibilitate.

USB Power Delivery este deja destul de larg adoptat. Probabil va forma coloana vertebrală a tuturor standardelor de încărcare USB, deși probabil vom vedea companiile să experimenteze cu propriile soluții și mai rapide pe lângă faptul că susțin acest standard universal.

Legate de

• Iată cele mai bune telefoane cu baterii cu încărcare rapidă
• Iată care sunt cele mai bune încărcătoare Samsung Galaxy
• Quick Charge 3.0 explicat: ce trebuie să știți
• Cele mai rapide cabluri de încărcare - care este cel mai potrivit pentru tine?
• 6 mituri comune ale bateriei pe care le credeți probabil
• Cum să rezolvați problemele de scurgere a bateriei Android și să prelungiți durata de viață a bateriei
• Smartphone-uri Android cu cea mai bună durată de viață a bateriei
• Cele mai bune telefoane cu capacități de încărcare wireless
•  Obiceiuri de încărcare pentru a maximiza durata de viață a bateriei
• Cele mai bune încărcătoare wireless - care sunt alegerile tale?